Avioanele devin prea grele
Din cauza creșterii temperaturii planetei, avioanele devin prea grele pentru a putea decola de pe anumite aeroporturi, prezentând încă o provocare pentru aviația civilă (cf. site-ul https://www.descopera.ro/stiinta/20212542-avioanele-devin-prea-grele-si-nu-vor-mai-putea-decola-de-ce-se-intampla-asta, postat pe 7 noiembrie 2022). Și pe măsură ce valurile de căldură devin mai dese, problema s-ar putea extinde la mai multe zboruri, forțând companiile aeriene să lase pasagerii la sol. „Provocarea de bază cu care se confruntă orice aeronavă atunci când decolează este că avioanele sunt foarte grele, iar gravitația le atrage spre sol. Pentru a depăși gravitația, acestea trebuie să genereze portanță, care este situația care împinge avionul în sus”, spune Paul Williams, profesor de științe atmosferice la Universitatea Reading, din Marea Britanie. „Portanța depinde de mai mulți factori, unul dintre cei mai importanți fiind temperatura aerului; pe măsură ce aerul se încălzește, acesta se dilată, astfel încât numărul de molecule disponibile pentru a împinge avionul în sus este mai redus. Avioanele au cu 1% mai puțină portanță cu fiecare 3 grade Celsius de creștere a temperaturii. De aceea, avioanele devin prea grele pentru a putea decola atunci când se înregistrează temperaturi extreme, iar în anumite condiții și mai extreme, decolarea devine absolut imposibilă”, spune Paul Williams.
Problema afectează în special aeroporturile de la mare altitudine (unde aerul este deja în mod natural mai rarefiat) și pe cele cu piste scurte, care le oferă avioanelor mai puțin spațiu de accelerare. Dacă un avion necesită 2 km de pistă la 20 de grade Celsius, va necesita 2,5 km la 40 de grade. Paul Williams și echipa sa au studiat date istorice de la 10 aeroporturi din Grecia, toate fiind caracterizate de temperaturi ridicate de vară și piste scurte. Ei au descoperit o încălzire de 0,75 de grade pe deceniu, începând cu anii 1970. „De asemenea, am observat o scădere a vântului din față de-a lungul pistei, cu 2,3 noduri pe deceniu. Vântul din față este benefic pentru decolare și există unele dovezi că schimbările climatice cauzează ceea ce se numește «calmare globală», adică vânturile par să încetinească”, a spus Williams.
Echipa lui Paul Williams a introdus temperaturile și vântul din față într-un calculator de performanță la decolarea aeronavelor pentru o varietate de tipuri diferite de aeronave, inclusiv Airbus A320, unul dintre cele mai populare avioane din lume. De la introducerea sa, în 1988, și până în 2017, A320 a avut parte de o reducere a greutății maxime la decolare de peste 3,6 tone pentru a putea decola de pe Aeroportul Național Chios Island, principalul aeroport din studiu, care are o lungime a pistei puțin sub 1,5 km.
City Airport din Londra, situat în districtul financiar al capitalei Marii Britanii, are, de asemenea, o pistă de sub 1,5 km lungime. În Timpul unui val de căldură din 2018, mai mult de 10 zboruri au fost forțate să lase pasagerii la sol pentru a decola în siguranță. Într-unul dintre zboruri, 20 de persoane au fost lăsate la sol. În 2017, zeci de zboruri au fost anulate complet în câteva zile pe Aeroportul Phoenix Sky Harbor din SUA, deoarece temperaturile au ajuns la 48,8°Celsius, adică peste temperatura maximă de operare pentru multe avioane de pasageri.
Un studiu realizat la Universitatea Columbia din Nerw York (SUA) prognozează că, până în 2050, o aeronavă tipică cu corp îngust precum Boeing 737 va suferi restricții de greutate cu între 50% și 200% în timpul lunilor de vară, la patru aeroporturi majore din SUA: La Guardia, Aeroportul Național Reagan, Denver International și Sky Harbor.
Una dintre soluții ar fi să fie programate plecări dimineața devreme și seara târziu, tactică deja folosită în zone fierbinți precum Orientul Mijlociu: avioanele mai ușoare sunt mai puțin afectate de problemă, astfel încât acest lucru ar putea accelera adoptarea materialelor compozite, cum ar fi fibra de carbon pentru corpurile avioanelor. Între timp, producători precum Boeing oferă deja o opțiune pentru unele dintre aeronavele lor, pentru companiile aeriene care intenționează să le folosească la scară largă în aeroporturi situate la altitudine mare și unde temperaturile zilei ridicate. Opțiunea oferă forță suplimentară și suprafețe aerodinamice mai mari pentru a compensa pierderea portanței, fără modificarea autonomiei sau a capacității de transport a pasagerilor. O abordare mai drastică ar fi prelungirea pistelor, deși acest lucru ar putea să nu fie posibil la toate aeroporturile.
În unele cazuri, în care niciuna dintre aceste soluții nu este aplicabilă, pasagerii vor trebui pur și simplu să renunțe la locurile lor. Dar, aceasta va rămâne o problemă de nișă pentru viitorul apropiat, cel puțin: „Se întâmplă rar ca oamenii să fie lăsați la sol din aeronave pentru că este prea cald; aceste cazuri vor rămâne rare. Cele mai multe avioane nu ajung niciodată la greutatea maximă de decolare, așa că această problemă va apărea în cazuri marginale, în special la aeroporturi cu piste scurte, aflate la mare altitudine și vara”, a încheiat Paul Williams.
Cel mai mare avion de luptă din lume
Japonia, Marea Britanie și Italia s-au aliat pentru a realiza cea de-a șasea generație de avioane de luptă care să rivalizeze cu cele mai avansate aparate de zbor din lume (Ce țări vor să contruiască cel mai mare avion de luptă din lume? (descopera.ro): „Anunțăm Programul Global Combat Air (GCAP) – un efort ambițios de a dezvolta un avion de luptă de generație următoare până în 2035”, au anunțat liderii celor trei țări într-o declarație comună, care nu a menționat numele Chinei sau al Rusiei, dar a precizat că noul avion de luptă este necesar deoarece „amenințările și agresiunile sunt în creștere” în întreaga lume. „Apărarea democrației, economiei și securității noastre și protejarea stabilității regionale sunt din ce în ce mai importante”, au declarat liderii.
Într-un anunț separat, guvernul britanic a explicat că dezvoltarea noului avion de luptă ar trebui să înceapă în 2024, iar acesta ar trebui să zboare până în 2035. Avionul va folosi tehnologii de la fiecare dintre cei trei parteneri. „Ambiția este să fie un avion de ultimă generație, fără echipaj, dotat cu senzori avansați, arme de ultimă generație și sisteme de date inovatoare”, au mai spus britanicii. Noul avion este văzut ca un înlocuitor pentru avioanele de luptă Typhoon ale Marii Britanii și F-2 ale Japoniei; în cadrul noului program, Marea Britanie, Japonia și Italia nu vor colabora cu SUA, cel mai important producător de avioane de luptă din lume.
Combustibil pentru avioane produs din alcool
Bill Gates, care a fondat Breakthrough Energy în 2015, a anunțat pe 26 octombrie 2022 că proiectul de finanțare Catalyst a primit un grant de 50 de milioane de dolari pentru fabrica de „Combustibil Durabil pentru Aviație” (SAF), produs de start-upul LanzaJet din Soperton, Georgia (SUA) (vezi site-ul Combustibilul de avioane produs din alcool, o inițiativă a unei companii finanțate de Bill Gates (descopera.ro), postat pe 26 octombrie 2022): Breakthrough Energy Catalyst este un program unic care reunește întreprinderi și organizații nonprofit pentru a finanța proiecte cheie, primele de acest fel la scară comercială, care accelerează implementarea tehnologiilor esențiale. Breakthrough Energy Catalyst este o nouă modalitate prin care sectorul privat poate accelera tranziția către energie curată prin finanțarea de proiecte prin intermediul cărora soluțiile esențiale pentru schimbările climatice ajung pe piață la termenul de care lumea are nevoie”, a explicat Rodi Guidero, director executiv al Breakthrough Energy și Managing Partner la Breakthrough Energy Ventures. „Combustibilul de avioane produs din alcool ar putea avea un rol vital în decarbonizarea aviației, demonstrând în același timp modul în care locurile de muncă și afacerile economiei de energie curată pot alimenta comunitățile”, a adăugat Guidero.
Fabrica SAF a lui al LanzaJet este prima prima fabrică din lume care produce combustibil de avioane produs din alcool, despre care se speră că ar putea reduce emisiile de gaze cu efect de seră cu cel puțin 70%, în comparație cu combustibilul fosil. Proiectul este programat să fie finalizat în 2023. Acest lucru este foarte important, deoarece aproximativ 2%-3% din emisiile de gaze cu efect de seră din lume provin anual din aviație. Întrucât carburanții durabili pentru aviație nu necesită modificări ale aeronavelor, aceștia reprezintă o modalitate esențială de a reduce rapid emisiile de carbon din aviație folosind avioanele deja utilizate în întreaga lume.
Atunci când fabrica va fi complet funcțională, aceasta va fi o parte esențială a creșterii producției de SAF și a aducerii de combustibili durabili și mai ieftini pe piață. Se așteaptă ca fabrica să producă 34 de milioane de litri de SAF și aproape 4 milioane de litri de motorină regenerabilă anual. Tehnologia LanzaJet va putea fi utilizată la o scară mult mai mare în SUA și în întreaga lume după construirea fabricii. Alte proiecte sunt deja planificate în America de Nord, Europa și Asia, iar acestea ar produce mai multe miliarde de litri de SAF în fiecare an.
SAF este fabricat din diverse materii prime durabile și cu emisii scăzute de carbon, cum ar fi deșeuri agricole, deșeuri solide municipale, culturi energetice sau carbon captat din procesele industriale sau din aer. Combustibilul de avioane produs din alcool poate fi folosit în locul combustibilului tradițional și este compatibil cu aeronavele și infrastructura existente. În comparație cu combustibilul tradițional obținut din țiței, SAF poate reduce mult emisiile de gaze cu efect de seră (GES) pe întregul său ciclu de viață. De asemenea, poate îmbunătăți semnificativ calitatea aerului local prin reducerea particulelor poluante.
Motorul cu combustie pe hidrogen
La finalul lunii noiembrie 2022, Rolls-Royce a anunțat premiera aeronautică mondială a testării cu succes a unui motor de aeronavă cu combustie pe hidrogen, un pas major în decarbonizarea transportului aerian (Rolls-Royce a testat cu succes primul motor de avion pe hidrogen (cursdeguvernare.ro), postat pe 29 noiembrie 2022): a fost un test la sol, cu un motor de avion regional Rolls-Royce AE 2100-A convertit, care a folosit hidrogen verde obținut cu energie eoliană și al mareei marine.
Rolls-Royce împreună cu partenerul său EasyJet vor să demonstreze că hidrogenul poate furniza putere în condiții de siguranță și eficiență în exploatarea motoarelor aeronautice civile. Hidrogenul este una dintre numeroasele tehnologii concurente care ar putea ajuta industria aviației să-și atingă obiectivul de a obține zero carbon în gazele degajate în zbor până în 2050. Airbus a avertizat Uniunea Europeană încă din 2021 că majoritatea avioanelor se vor baza pe motoare cu reacție tradiționale cel puțin până în 2050.
În prezent, Rolls-Royce colaborează cu producătorul franco-american de motoare CFM International pentru pregătirea testării tehnologiei de propulsie cu hidrogen, iar Airbus a anunțat în februarie 2021 că va adapta o versiune a motorului actual pe un avion de testare A380. La rândul lor, Canada și Germania au anunţat crearea unei „alianţe pentru hidrogen” care deschide calea unui „lanţ de aprovizionare transatlantic”, în condițiile în care Europa încearcă să-şi reducă dependenţa de combustibilii fosili din Rusia. Proiectarea va fi într-atât de masivă încât va dura pe parcursul unei generații de avioane, potrivit lui Eric Schulz, directorul executiv al SHZ Consulting.
Există și alte tehnologii, bazate pe motoare electrice pentru zborurile scurte sau pentru motoarele cu combustibil sustenabil (SAF), obținut din alte resurse decât cele fosile: motoarele care folosesc amestecuri de combustibil tradițional și SAF sunt deja în funcțiune, dar combustibilul sustenabil se produce în volume foarte mici. Alte metode, precum, combustibilul produs din carbonul captat și stocat și hidrogen, sunt deocamdată doar experimentale…
Emilian M. Dobrescu / UZPR