УДК 537.39
Энергосберегающие решения в электрических системах воздушных судов: опыт применения и эффективность
Соколов Вадим Александрович – студент Санкт-Петербургского государственного университета гражданской авиации имени А. А. Новикова.
Сагитов Дамир Ильдарович – кандидат технических наук, доцент кафедры Систем автоматизированного управления Санкт-Петербургского государственного университета гражданской авиации имени А. А. Новикова.
Аннотация: Статья рассматривает современные энергосберегающие решения, применяемые в электрических системах воздушных судов, и их влияние на производительность, экологическую устойчивость и экономическую эффективность авиации. Описываются примеры технологий, таких как использование электрических двигателей, разработка систем управления энергопотреблением, применение легких материалов и внедрение энергоэффективного освещения. Рассматривается опыт применения этих решений и их влияние на снижение затрат на эксплуатацию и улучшение экологической устойчивости авиации.
Ключевые слова: энергосбережение, электрические системы, воздушные суда, эффективность, экологическая устойчивость.
Авиация играет ключевую роль в современном мире, обеспечивая быстрые и удобные перевозки людей и грузов по всему миру. Однако, с ростом объемов авиаперевозок возрастает и потребление энергии, что приводит к увеличению выбросов парниковых газов и негативному воздействию на окружающую среду. В связи с этим, энергосбережение становится все более актуальной темой для авиационной отрасли.
Целью данного исследования является изучение эффективности энергосберегающих технологий в электрических системах воздушных судов с целью снижения энергопотребления и улучшения экологической устойчивости авиации. Для достижения этой цели будут рассмотрены различные аспекты применения энергосберегающих решений, их влияние на работу воздушных судов, экономическую выгоду и окружающую среду.
Исследование позволит оценить эффективность использования энергосберегающих технологий в авиации, выявить перспективы и направления их развития, а также предложить рекомендации по дальнейшему применению воздушными компаниями.
Энергосберегающие технологии в электрических системах воздушных судов играют ключевую роль в снижении энергопотребления, уменьшении выбросов парниковых газов и повышении экологической устойчивости авиации. Рассмотрим подробно несколько основных технологий, которые применяются для достижения этих целей:
- Разработка легких и прочных материалов: Использование новых композитных материалов в конструкции воздушных судов позволяет снизить их вес, что приводит к уменьшению энергозатрат на полет. Легкие материалы также способствуют снижению расхода топлива и выбросам CO2.
- Эффективные двигатели и системы управления: Современные двигатели с высоким КПД и электрические системы управления, позволяющие оптимизировать работу двигателей и других систем воздушного судна, способствуют снижению энергопотребления и улучшению экономической эффективности полетов.
- Регенеративные тормозные системы: Воздушные суда могут использовать регенеративные тормозные системы, которые преобразуют кинетическую энергию при посадке в электрическую энергию, которая затем может быть использована для питания различных систем на борту самолета. Это позволяет снизить расход топлива и повысить энергоэффективность полетов.
- Улучшенные системы кондиционирования и освещения: Современные системы кондиционирования и освещения, работающие на основе энергоэффективных технологий, позволяют снизить энергопотребление на борту воздушного судна, что способствует сокращению выбросов парниковых газов.
- Использование альтернативных источников энергии: Некоторые воздушные суда могут быть оснащены солнечными панелями или другими альтернативными источниками энергии для питания некоторых систем на борту. Это позволяет снизить зависимость от традиционных источников энергии и уменьшить негативное воздействие на окружающую среду.
Опыт применения энергосберегающих решений в авиации показывает, что использование современных технологий и инноваций способно значительно улучшить экологическую устойчивость авиации и снизить затраты на эксплуатацию воздушных судов. Вот несколько примеров успешного опыта применения энергосберегающих решений в авиации:
Boeing 787 Dreamliner: Boeing 787 Dreamliner — это пример современного воздушного судна, которое широко использует энергосберегающие технологии. Он оснащен композитными материалами, эффективными двигателями и системами управления, которые помогают снизить потребление топлива и выбросы парниковых газов. Dreamliner также имеет регенеративные тормозные системы и энергоэффективные системы кондиционирования и освещения.[1]
Airbus A320neo: Airbus A320neo - еще один пример воздушного судна, которое успешно применяет энергосберегающие технологии. Этот самолет оснащен новейшими двигателями с высоким КПД, аэродинамическими улучшениями и системами управления, которые помогают снизить расход топлива и выбросы CO2. A320neo также имеет энергоэффективные системы кондиционирования и освещения.[2]
Многие компании также поставили перед собой амбициозные цели по сокращению выбросов CO2, в частности United Airlines, Alaska Airlines, JetBlue.
В июле 2021 года United Airlines инвестировала в Heart Aerospace, стартап eVTOL, а в декабре объявила о партнерстве с ZeroAvia, производящей водородно-электрические авиационные двигатели. Соглашение также включает положение о покупке United Airlines 100 водородно-электрических двигателей ZeroAvia. [3]
Эти меры отмечают прогресс авиакомпании в достижении ее цели по сокращению выбросов парниковых газов на 100% к 2050 году.
United также стала одним из первых крупных международных перевозчиков, объявивших о приобретении eVTOL в 2021 году у Archer Aviation, калифорнийского стартапа, который недавно завершил первые испытания самолета eVTOL.
Ранее в 2021 году Alaska Airlines взяла на себя обязательство реализовать пятиэтапный план по достижению нулевых выбросов углекислого газа к 2040 году. В октябре компания также создала дочернюю компанию Alaska Star Ventures для разработки технологий электрических самолетов. [4]
В сентябре 2021 года JetBlue Airways заключила сделку на сумму 1 миллиард долларов с биоэнергетической компанией SG Preston на поставку пассажирских самолетов экологически чистым топливом в аэропортах Нью-Йорка. А двумя месяцами ранее авиакомпания объявила о сотрудничестве с Joby Aviation и Signature Flight Support для создания кредитов для самолетов за использование электрических и водородных технологий. Эта программа позволяет участникам авиационного рынка быстро использовать экологически чистые источники энергии и ускорить коммерциализацию водородных и электрических технологий. JetBlue стремится достичь нулевых выбросов углекислого газа к 2040 году. Кроме того, в этом году авиакомпания подписала соглашение о покупке смешанного SAF для обслуживания 5% своих потребностей в Лос-Анджелесе.[5]
Эти примеры показывают, что опыт применения энергосберегающих решений в авиации дает положительные результаты в виде снижения затрат на топливо, уменьшения выбросов CO2 и повышения экологической устойчивости отрасли. Дальнейшее развитие и внедрение подобных технологий будет способствовать созданию более эффективной и экологически безопасной авиации в будущем.
Давайте рассмотрим эффективность энергосберегающих решений в электрических системах воздушных судов.
- Разработка легких и прочных материалов: Использование новых композитных материалов в конструкции воздушных судов позволяет снизить их вес, что приводит к уменьшению энергозатрат на полет. Легкие материалы также способствуют снижению расхода топлива и выбросам CO2.
- Эффективные двигатели и системы управления: Современные двигатели с высоким КПД и электрические системы управления, позволяющие оптимизировать работу двигателей и других систем воздушного судна, способствуют снижению энергопотребления и улучшению экономической эффективности полетов.
- Регенеративные тормозные системы: Воздушные суда могут использовать регенеративные тормозные системы, которые преобразуют кинетическую энергию при посадке в электрическую энергию, которая затем может быть использована для питания различных систем на борту самолета. Это позволяет снизить расход топлива и повысить энергоэффективность полетов.[6]
- Улучшенные системы кондиционирования и освещения: Современные системы кондиционирования и освещения, работающие на основе энергоэффективных технологий, позволяют снизить энергопотребление на борту воздушного судна, что способствует сокращению выбросов парниковых газов.
- Использование альтернативных источников энергии: Некоторые воздушные суда могут быть оснащены солнечными панелями или другими альтернативными источниками энергии для питания некоторых систем на борту. Это позволяет снизить зависимость от традиционных источников энергии и уменьшить негативное воздействие на окружающую среду.[7]
Энергосберегающие решения в электрических системах воздушных судов играют важную роль в повышении производительности и снижении затрат на эксплуатацию. Применение современных технологий, таких как электрические двигатели, системы управления энергопотреблением и энергоэффективное освещение, способствует улучшению экологической устойчивости авиации. Дальнейшее развитие и внедрение энергосберегающих решений помогут создать более эффективные и экологически безопасные воздушные суда, способствуя развитию устойчивой авиационной индустрии.
Список литературы
- Boeing 787 Dreamliner. [Электронный ресурс] URL: https://www.boeing.com/commercial/787#overview (дата обращения: 09.03.2024).
- Airbus aircraft. Самолет Airbus A320neo. [Электронный ресурс] URL:https:/aircraft.airbus.com/en/aircraft/a320-themost-successfuk-aircraft-family-ever/a320neo (дата обращения: 09.03.2024).
- United Airlines is buying 100 zero-emission electric planes [Электронный ресурс] URL: https://translated.turbopages.org/proxy_u/en-ru.ru.d0671f14-65ef6093-68166008-74722d776562/https/www.yahoo.com/lifestyle/united-airlines-buying-100-zero-223016698.html (дата обращения: 09.03.2024).
- Alaska Airlines Launches Net-Zero Aviation-Focused Venture Investment Arm [Электронный ресурс] URL: https://www.esgtoday.com/alaska-airlines-launches-net-zero-aviation-focused-venture-investment-arm/ (дата обращения: 09.03.2024).
- JetBlue to speed up use of sustainable aviation fuel at New York airports [Электронный ресурс] URL: https://www.futuretravelexperience.com/2021/09/jetblue-to-speed-up-use-of-sustainable-aviation-fuel-at-new-york-airports/ (дата обращения: 09.03.2024).
- Система рекуперативного торможения. Driveru. [Электронный ресурс] URL: https://www.drive2.ru/b/1435051/?ysclid=ltnd2um1wi646124791 (дата обращения: 09.03.2024).
- Патент № 29090, Москва, пр-кт Мира, 6, ООО "Патентноправовая фирма "ЮС". Система торможения автоматическая рекуперативно-реостатная: № RU2646688C1: заявл. 01.12.2016: опубл. 06.03.2018 / Дедов А.А. Коптелов В.В. Штефура В.Л. – 11 с.