Binnenkort elektrische vliegtuigen?

Solar Impulse 2 onthulde op 9 april 2014, net als Onera op 7 april, plannen voor een 100% elektrisch vliegtuig, wat pas over enkele decennia mogelijk zal zijn… Het vliegtuig dat morgen voor het eerst wordt gepresenteerd op een Zwitserse luchtmachtbasis heeft weinig gemeen met de vliegtuigen die we kennen. Terwijl de spanwijdte van Solar Impulse 2 dicht in de buurt komt van die van een Airbus A380 (72 meter), is het gewicht (2,4 ton) nauwelijks meer dan dat van een 4×4. Bovendien zal het slechts één persoon per keer vervoeren, voor een werkelijk buitengewone uitdaging: de eerste vlucht rond de wereld – met tussenlandingen – door een volledig elektrisch vliegtuig, aangedreven door zonne-energie. In 2010 had een eerste prototype van de Solar Impulse al 26 uur aan een stuk gevlogen. De nieuwe versie, ontworpen door Bertrand Piccard en André Borschberg, de initiatiefnemers van dit waanzinnige project, zal vijf tot zes dagen in de lucht kunnen blijven, afhankelijk van de weersomstandigheden. De grotere Solar Impulse 2 is ook sterker – zijn voorganger kon niet door wolken vliegen omdat de elektrische circuits niet waterdicht genoeg waren om het gewicht te beperken – en comfortabeler, ook al is de verbetering relatief: de cabine heeft geen drukcabine en er kan maar één piloot tegelijk aan boord. Dankzij verschillende industriële partners (Solvay, Altran, SunPower, Bayer, enz.) en wetenschappers (EPFL) profiteert het vliegtuig van de nieuwste innovaties op het gebied van materialen, batterijen en efficiëntie van zonnecellen. Maar de ultralichte koolstofvezelstructuur doet eerder denken aan de gebroeders Wright of Santos-Dumont dan aan moderne vliegtuigen. Solar Impulse staat symbool voor alles wat je met moderne technologie kunt doen door de grenzen ervan op te zoeken,” zegt Bertand Piccard. Het is ook een manier om te laten zien dat we onze energie-uitdagingen ten minste gedeeltelijk kunnen oplossen door technologische vooruitgang”. Vandaag de dag zetten fabrikanten vooral in op de “meer” elektrische vliegtuigen, die bijvoorbeeld op de grond kunnen taxiën zonder gebruik te maken van hun motoren. Maar hoe zit het met het echte elektrisch aangedreven vliegtuig? Is het een fantasie van een ingenieur, een technologisch demonstratiemodel of een echt concept voor de toekomst? Gisteravond presenteerde een team onderzoekers van het Aeronautics and Space Research Centre, met de hulp van CEA Tech, hun antwoord aan een honderdtal geselecteerde industriëlen in de Aéro-Club de France. Onze conclusie is dat elektrisch aangedreven vliegtuigen technisch haalbaar en theoretisch mogelijk zijn voor commercieel transport binnen de komende twee tot vier decennia, afhankelijk van de beoogde missies,” vat Antoine Guigon, directeur van Onera’s Aerospace Foresight Department, samen. “Het is een belangrijke doelstelling, want hoewel de ecologische voetafdruk van de luchtvaart vrij klein is in vergelijking met die van de auto, heeft het een aanzienlijke impact op de mens, met name vanwege het lawaai”, erkent Pierre Duval, organisator van de avond voor de Aéro-club de France en voorzitter van de milieucommissie van de Fédération aéronautique internationale. Als de deadline zo ver weg lijkt, komt dat omdat het probleem complex is. De luchtvaart blijft afhankelijk van paraffine omdat olie een geconcentreerde vorm van energie is, flexibel en gemakkelijk te gebruiken. “Met onze huidige kennis zal elektrische aandrijving pas over tientallen jaren dezelfde hoge prestaties kunnen leveren als de huidige aandrijving. We moeten met baanbrekende concepten en technologieën komen”, legt Antoine Guigon uit. Het heeft geen zin om te proberen een bestaand vliegtuig te ‘elektrificeren’: je moet vanaf nul beginnen. HELIMAAT AAN DE VLEUGEL Dat is wat de onderzoekers van Onera hebben gedaan, voorzichtig. Terwijl ze dromen van een vliegtuig dat 100 passagiers kan vervoeren over duizenden kilometers, zijn ze bescheidener geweest in het aanpakken van het persoonlijke zakenvliegtuig, dat vier mensen kan vervoeren over 600 kilometer in minder dan twee uur. Het algemene uiterlijk lijkt vertrouwd, maar in werkelijkheid verandert alles: vorm, aandrijving, energie, aerodynamica… Elektriciteit is een doorbraak. Ten eerste, in tegenstelling tot de huidige motoren, waarvan de efficiëntie toeneemt met de grootte, kunnen hun elektrische neven klein maar efficiënt zijn. Voorbij zijn de enorme, logge motoren die ten koste gaan van de aerodynamica. Kleine, gestroomlijnde propellers zijn uitgelijnd aan de achterkant van de vleugel. Net als een ventilator absorbeert elke propeller de lucht en stoot die naar achteren uit om stuwkracht te produceren. Het enige dat overblijft is de stroomvoorziening. Het is onmogelijk om inspiratie te halen uit Solar Impulse en zijn fotovoltaïsche panelen, waarvan de output nog steeds veel te laag is voor een vliegtuig dat meerdere passagiers vervoert. In het Onera-project zou elektriciteit worden geleverd door batterijen, maar vooral aan boord worden geproduceerd door een brandstofcel. Het probleem is dat er meerdere kilo’s waterstof onder hoge druk of in vloeibare vorm opgeslagen moeten worden, wat een zeer lage temperatuur vereist. Antoine Guigon gelooft dus dat de tussenfase van hybride aandrijving denkbaar is, waarbij elektriciteit wordt geproduceerd uit de energie van verbrandingsmotoren: “Een turbomachine zou bijvoorbeeld een elektromotor aandrijven. De onderzoekers hebben nog andere obstakels geïdentificeerd die overwonnen moeten worden, met name de weerstand van de elektronica aan boord tegen de elektromagnetische velden die het vliegtuig zelf zal produceren. Het vliegtuig heeft ook ultramoderne navigatiesystemen nodig. “Het persoonlijke vliegtuig veronderstelt dat het voldoende geautomatiseerd kan worden om binnen het bereik van elke piloot te komen, en dat het daarom gemakkelijk kan worden geïntegreerd in het luchtverkeer met behulp van een navigatiehulpmiddel,” legt Claude Le Tallec uit, hoofd van het project algemene luchtvaart, UAV en geautomatiseerde systemen bij Onera. Al deze beperkingen vragen om een multidisciplinaire aanpak. “Dit zijn benaderingen die al van toepassing zijn op het ontwerp van elk vliegtuig, maar die nog noodzakelijker zullen worden door de opeenstapeling van concepten en ontwrichtende technologieën,” zegt Antoine Guigon, die benadrukt dat er nu al inspanningen moeten worden geleverd om de oplossingen van de toekomst te bedenken. “De industrie van morgen zal naakt zijn als ze nu niet begint na te denken over de vliegtuigen van de toekomst. We moeten baanbrekende oplossingen bedenken, anders doen andere landen of continenten het voor ons” Bron: Door Benoit Georges Journalist Les Echos