Společnosti Siemens a Airbus se v dubnu 2016 dohodly na tom, že do roku 2020 společně otestují možnosti využití hybridních elektrických pohonů v letecké dopravě. Projektový manažer Airbusu Martin Nüsseler a jeho protějšek ve společnosti Siemens Joachim Zoll v našem rozhovoru popisují cíle a perspektivy spolupráce obou firem.
Proč se ale vlastně Airbus a Siemens spojily?
Joachim Zoll: Airbus je největší evropský výrobce letadel s desítkami let zkušeností. Pro zavádění hybridních elektrických pohonů v letecké dopravě je proto z našeho pohledu ideálním partnerem.
Martin Nüsseler: Siemens na elektricky poháněných leteckých motorech intenzivně pracuje již řadu let. S aplikacemi mimo letectví má dokonce zkušenosti delší než jedno století. Doplňuje tak naše vlastní know-how. Tato spolupráce je tedy situací win-win.
Proč se obě společnosti domnívají, že v letecké dopravě budou klíčová elektrická řešení?
Nüsseler: Letadla poháněná elektrickými a hybridně-elektrickými motory a letecká doprava s nulovými emisemi jsou největší průmyslové výzvy naší doby.
Zoll: Důvodem jsou také nařízení Evropské komise, která stanovují, že letecká doprava musí do roku 2050 snížit emise CO2 o 75 % ve srovnání s rokem 2000, přestože trendy naznačují, že letecký provoz se za tuto dobu zdvojnásobí.
Nüsseler: Tyto požadavky nemohou být splněny pomocí konvenčních technologií. To platí i pro plán snížit hlukovou zátěž o 60 % a emise oxidů dusíku o 90 %. Dále předpokládáme, že hybridní elektrická letadla budou potřebovat o 25–50 % méně paliva než ta současná. To by velmi výrazně snížilo provozní náklady.
Nelze těchto cílů dosáhnout postupnou optimalizací současných pohonných technologií, které jsou založeny na benzínu nebo petroleji?
Nüsseler: Ne, tímto způsobem bychom se dále nedostali. Je pravděpodobné, že technologie tryskových motorů se budou zlepšovat, pokud však počty cestujících porostou podle předpokladů, budeme prostě potřebovat přístupy nové. A ekonomická efektivita hraje také velkou roli. Letecký petrolej dnes tvoří jednu třetinu provozních nákladů, a pokud cena ropy v nadcházejících desetiletích poroste, situace se ještě zhorší. I to je důvod, proč je pro nás nezbytné zahájit výzkum a vývoj technologických alternativ již dnes.
Ano, a to je cílem spolupráce mezi vašimi dvěma společnostmi, ale o co přesně v ní jde?
Zoll: Do roku 2020 chceme pro letadla vyvinout hybridní elektrické pohonné systémy a na základní úrovni je otestovat. Půjde o pohonné systémy různých výkonových tříd, v rozmezí od několika set kW pro malá letadla až po několik MW pro letadla zajišťující regionální dopravu. Jedním z faktorů, který nám poskytne potřebnou pružnost, je integrace do projektu next47 – startupu společnosti Siemens.
Nüsseler: Budeme zkoumat a vyvíjet elektrické stroje, výkonovou elektroniku, řídicí techniku, paměťová média a generátory energie, jako jsou turbíny a palivové články. V našem sídle Electric Aircraft, které právě vzniká v prostorech Airbus Group v Mnichově - Ottobrunnu, budeme zjišťovat, jak všechny komponenty kooperují, a otestujeme i technickou proveditelnost. Následně se rozhodneme, jakým směrem budeme pokračovat dále.
Kde spatřuje Siemens největší perspektivy?
Zoll: Předpokládáme, že elektrické a hybridní elektrické pohonné systémy se do malých letadel začnou instalovat v příštích pěti letech. V dlouhodobější perspektivě se stanou standardem i pro regionální lety na vzdálenost téměř 2 000 km. Chceme, aby se Siemens stal poskytovatelem komplexních řešení v oblasti leteckých hybridních elektrických pohonů a aby veškeré komponenty měly optimální poměr výkon/hmotnost.
Stanou se elektricky poháněná letadla pro Airbus atraktivnějšími i z ekonomického hlediska?
Nüsseler: Určitě, protože hybridní elektrické pohonné systémy snižují spotřebu paliva a emisí až o 50 % a v důsledku toho výrazně redukují celkové provozní náklady letadla. Kromě toho jsou elektrické pohony tišší, díky čemuž bude možné létat i v době, kdy se to nyní kvůli nadměrnému hluku nesmí.
U elektromobilů jsou největším problémem hmotnost baterií a jejich rozměry; jak tomu bude v případě letadel?
Zoll: V případě malých letadel jsme si již ověřili, že mohou strávit ve vzduchu až hodinu pouze na elektrický pohon. Díky novým bateriovým technologiím a lehkým konstrukcím bude možné tuto dobu postupně prodlužovat. Domníváme se, že hybridní elektrický pohon je pro velká letadla přepravující na velké vzdálenosti velké množství cestujících tím pravým řešením.
Nüsseler: Bateriové technologie jsou stále příliš těžké a zabírají v letadle příliš mnoho místa. Konvenční akumulátory navíc mají v současnosti energetické hustoty kolem 100 Wh.kg-1. Pro letectví proto nebudou zajímavé, dokud nedosáhnou hustoty 600 až 1 000 Wh.kg-1.
Zoll: To je také důvod, proč používáme k výrobě energie hořákové generátory nebo palivové články. Baterie může přispět dodatečnou energií během startu a stoupání a v průběhu letu se pak nabíjí. Tento přístup nám umožňuje ideálně kombinovat výhody konvenčních a elektrických pohonných systémů a plnit tak ekologické závazky.
Nüsseler: A z ekonomického hlediska je tato kombinace rovněž velmi zajímavá.