خودروهاي الكتريكي از مرحله ايده خارج و به فناوري كاربردي تبديل ميشوند. در حالي كه خودروهاي الكتريكي گام به گام عرصه زمين را دراختيار ميگيرند، اوضاع در آسمان بهگونه ديگري است.
در سالهاي گذشته تلاشهاي زيادي براي تبديل ايده هواپيماي الكتريكي به واقعيت انجام شده است. با اين حال زماني كه صحبت از پرواز در آسمان است، تامين امنيت به مسالهاي جدي بدل خواهد شد. با اين حال و بهرغم وجود مشكلات فراوان هواپيماهاي الكتريكي نيز رنگ واقعيت به خود ميگيرند و حتي بتدريج سر و كله نمونههاي مسافربري آنها نيز پيدا ميشود. اما اين چشماندازي است كه محققان به تحقق آن در آينده نزديك چندان خوشبين نيستند.
دانشمنداني كه روي پروژه هواپيماهاي الكتريكي كار ميكنند معتقدند تنها وجود چند مشكل كوچك بوده كه اين فناوري در سالهاي گذشته با كندي نسبي به جلو حركت كرده است.
به عقيده آنها چنين هواپيماهايي در مقايسه با هواپيماهايي كه با موتورهاي احتراق داخلي كار ميكنند با بازده كاري بيشتري پرواز كرده و در عين حال سر و صداي به مراتب كمتري نيز توليد ميكنند. در يك دهه گذشته رشته تحقيقات گستردهاي در زمينه هواپيماهاي الكتريكي و موتور آنها صورت گرفته است. اين پژوهشها نشان ميدهد موتورهاي الكتريكي بين 3 تا 4 بار بهتر از موتورهاي احتراق داخلي در قسمت ملخ هواپيماها كار ميكنند.
نكته جالب توجه اين است كه ضريب اطمينان روي موتورهاي الكتريكي در مقايسه با موتورهاي پيستوني احتراقي10 و حتي 20 برابر است. برايان سيلي، رئيس مركز بازده پروازي كه همكاري نزديك تحقيقاتي با ناسا دارد، معتقد است: دير يا زود بايد منتظر ورود هواپيماهاي الكتريكي به ناوگان هواپيمايي كشورها باشيم، چون آنها از موتورهايي بهره ميبرند كه اطمينان زيادي ميتوان به آنها داشت.
نگاهي به دادههاي آماري نشان ميدهد، موتورهاي الكتريكي تا 95 درصد بهرهوري دارند و اين درحالي است كه اين رقم براي موتورهاي فعلي هواپيماها تنها بين 18 تا 23 درصد است. اين تفاوت فاحش به معناي آن است كه در موتور هواپيماهاي الكتريكي اتلاف انرژي بسيار كمتر صورت ميگيرد. در حقيقت در اين هواپيماها ميزان انرژي بسيار كمي در قالب گرما تلف ميشود.
عمده مزاياي توسعه فناوري هواپيماهاي الكتريكي دقيقا از همين جا به چشم ميآيد. زماني كه گرماي تلف شده كمتري توليد ميشود پس برخلاف هواپيماهاي فعلي به سيستمهاي خنككننده حجيم در موتور آنها نيازي نخواهد بود. اين سيستمها معمولا ابعادي بزرگ داشته و فضاي قابل توجهي از ساختار موتوري هواپيماهاي فعلي را به خود اختصاص ميدهند. بهرهوري افزايش يافته در هواپيماهاي الكتريكي به معناي آن است كه بسيار كم سر و صداتر خواهند بود. اين برگ برندهاي است كه قابليتهاي كاربردي متعددي را ميتوان براي آن مد نظر قرار داد. استفاده از اين امتياز بزرگ در عملياتهاي شناسايي مخفيانه هوايي از جمله آنهاست. اين مزيت موجب شده كه هماكنون پيمانكاران نظامي در گوشه و كنار جهان سرمايهگذاريهاي خيرهكنندهاي روي طراحي و ساخت هواپيماهاي الكتريكي بدون سرنشين انجام دهند. هواپيماهاي كم سر و صداتر به معناي آن هستند كه فرودگاههاي غيرنظامي را حتي ميتوان در نقاطي احداث كرد كه به مناطق شهري نزديكتر هستند.
چنين اقدامي موجب ميشود تا صرفهجويي قابل توجهي در زمان، انرژي و از همه مهمتر سوخت خودروها صورت گيرد و البته استرسهاي رايج در ميان مسافران براي رساندن خود به پروازها نيز تا حد قابل توجهي كاهش پيدا كند. گذشته از تمامي اين امتيازات نبايد محيط زيست زمين را نيز فراموش كرد. زماني كه شمار قابل توجهي از ناوگان هواپيمايي كشورها با هواپيماهاي الكتريكي جايگزين شود، كمتر ميتوان هواپيماها را به عنوان يكي از فاكتورهاي اصلي در آلودگي هوا و تشديد فرآيند تغييرات جوي به حساب آورد.
يكي از اصليترين چالشها درخصوص ساخت هواپيماهاي الكتريكي كه از آن به عنوان يك پاشنه آشيل عمده ياد ميشود طول عمر باتري است. هواپيماها براي اينكه در هوا بهترين و بيشترين حالت شناوري را داشته باشند، بايد سبك باشند اما باتريها همواره سنگين هستند.
رئيس مركز بازده پروازي در آمريكا: دير يا زود بايد منتظر ورود هواپيماهاي الكتريكي به ناوگان هواپيمايي كشورها باشيم، چون آنها از موتورهايي بهره ميبرند كه اطمينان زيادي ميتوان به آنها داشت
اين مشكل موجب شده تا بسياري از دانشمندان علوم مواد در پي مواد جديد و سبك براي ساخت باتري هواپيماهاي الكتريكي باشند. تكنيكهاي مبتني بر ساختارهاي فيبر كربني يكي از راه حلهاي اصلي در اين خصوص بهشمار ميآيد به طوريكه دانشمندان با استفاده از شبيهسازي رايانهاي نشان دادهاند اگر هواپيما و باتريهايي با تكيه بر اين مواد ساخته شوند، حداقل تا بيش از 300 كيلومتر را طي ميكنند. البته اين رقم چندان اميدواركنندهاي نيست با اين حال براي شروع ميتوان روي آن حساب ويژهاي باز كرد.
شركتي تحقيقاتي در سن خوزه آمريكا ايده جالب توجه ديگري را به مرحله واقعيت رسانده است. در اين شركت صفحات خورشيدي باريكي طراحي شده است كه با ظرافت خاصي ميتوان آنها را در قسمتهاي مختلف هواپيماي الكتريكي جاسازي كرد تا مجموعه باتري هواپيما هنگام پرواز يا توقف طولاني روي زمين نيز شارژ شود. نكته جالب توجه در اين ميان اين است كه همين محدوديتها كه ـ عمده آنها به مقوله طول عمر شارژ باتري باز ميگردد ـ موجب شده تا ايدههاي مختلف و متنوعي از سوي پژوهشگران ارائه شود. استفاده از فناوري نانو از جمله اين ايدههاست به طوري كه برايان سيلي ميگويد: با استفاده از اين فناوري ميتوان طول عمر باتريها را به 10 تا 20 برابر رساند.
چشماندازي كه درخصوص هواپيماهاي الكتريكي ترسيم شده است بر اين مبناست كه ساخت و كاربردي شدن اين هواپيماها بتدريج و با نمونههاي كوچك آغاز شود. به نظر نميرسد در آينده نزديك در امور نظامي از اين هواپيماها استفاده كرد، زيرا در چنين استفادههايي به هواپيماهايي نياز است كه برد پرواز قابل توجهي داشته باشند و حال آن كه فناوري هواپيماهاي الكتريكي در مراحل ابتدايي خود قرار دارد.
هواپيماهايي كه با استفاده از موتور جت راهي آسمان ميشوند قابليت حمل شمار قابل توجهي از مسافران و بار را دارند و به همين دليل تا زماني كه هواپيماهاي الكتريكي به اين مرحله از توانمندي نرسند اقبال عمومي چندان شامل حال آنها نخواهد شد. البته آنجا كه صحبت از مسافتهاي كمتر از 400 كيلومتر به ميان ميآيد بايد اعتراف كرد كه هواپيماهاي الكتريكي از هر جهت برتري خواهند داشت.
امروزه موتورهاي گازي نيز همچنان كه با كاهش حجم همراه ميشوند داراي بهرهوري پايينتري ميشوند اما اين محدوديت درخصوص موتورهاي الكتريكي وجود ندارد. در نتيجه اين امكان بالقوه وجود دارد كه در هواپيماهاي الكتريكي از چندين موتور كوچك كه در لبه بالها نصب شدهاند، استفاده كرد. مارك مور از مهندسان علوم هوا و فضا در ناسا ميگويد: چنين ابتكار عملي موجب ميشود تا هواپيماهاي الكتريكي با حداكثر بهرهوري ممكن به پرواز درآيند.
تمايل جهاني به چنين فناوري روز به روز بيشتر ميشود. به عنوان مثال در چين تأسيسات عظيمي به مساحت بيش از 24 هزار مترمربع ساخته شده است كه در آن روي طراحي و ساخت هواپيماهاي الكتريكي كار ميشود. اين كشور در نظر دارد تا همپاي موفقيتهاي به دست آمده در عرصه فضا، ايده هواپيماهاي الكتريكي را بسرعت به مرحله عمل برساند.