電動飛機終于來了：6人座，能飛500多公里
有生之年，我們也許可以坐上電力驅(qū)動的飛機。
6月22日，美國ZeroAvia公司旗下一款采用氫燃料電池動力系統(tǒng)的HyFlyer飛機，從英國貝德福德郡的克蘭菲爾德機場起飛，完成了英國有史以來第一次符合商業(yè)飛行標(biāo)準(zhǔn)的電動飛機飛行。
需要注意的是，這是真正的固定翼飛機，而不是一架簡單放大的旋翼無人機。
普通人離電動飛機還有多遠(yuǎn)
ZeroAvia成立于2017年，總部位于美國加州，致力研發(fā)基于氫燃料電池的新型航空動力總成，旨在將高污染的航空產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)榍鍧嵁a(chǎn)業(yè)。
2019年2月，ZeroAvia將第一版氫燃料電池動力總成安裝在一架2噸重的6人座派珀P(guān)A-46R型飛機上，這架原型機獲得了FAA(美國聯(lián)邦航空管理局)的初始認(rèn)證，并在去年春天試飛成功。
眼下這架在英國試飛的飛機，是第二架HyFlyer原型機。
接下來的幾個月，ZeroAvia還將組織一系列長距離測試，從蘇格蘭奧克尼群島出發(fā)，進行距離在250-300海里(463至556公里)的飛行。
ZeroAvia創(chuàng)始人兼CEO瓦爾·米夫塔霍夫介紹，公司目前主攻方向是小型螺旋槳飛機，由氫燃料電池、電動機和儲氫罐等組成的燃料電池動力總成，工作原理跟化石燃料飛機非常相似，只不過需要補充的燃料不是航油而是液氫。
目前，ZeroAvia正在跟歐洲海洋能源中心(EMEC)及英國燃料電池系統(tǒng)公司合作，積極推進機場加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。
據(jù)ZeroAvia樂觀預(yù)期，3年內(nèi)將會有10-20座的氫燃料電池飛機面世，2030年將出現(xiàn)50-100座的氫燃料電池飛機，2040年，氫燃料電池飛機座位將超過200個，航程也可以超過3000海里(5556公里)。
航空業(yè)要靠新燃料減排
ZeroAvia公司的探索，是航空業(yè)尋找替代能源的最新方向。
長期以來，航空業(yè)一直是增長最快的溫室氣體排放來源，約占全球排放量的2%以上。
按照目前的增長速度，到2050年，全球航空公司的碳排放，將占到全球碳排放的四分之一。
為限制飛機排放加劇全球變暖，國際民航組織出臺了國際航空碳抵消與減排計劃(CORSIA)，要求航空公司以2019年和2020年國際航空活動平均排放量為基準(zhǔn)，一旦年度排放量超過基準(zhǔn)值，航空公司必須通過提高效率、尋找替代燃料、投資可再生能源或植樹等減碳項目，來抵消增長的排放額。
與此同時，航空公司出于自身成本考慮，也在積極探索合適的替代燃料。
2008年，英國維珍航空宣布成為第一家使用生物燃油進行商業(yè)飛行的航空公司。
2011年，中國國航也在國內(nèi)首次完成生物燃油驗證飛行，利用小桐子原料油轉(zhuǎn)換為航空生物燃料，節(jié)省1.2%的燃油，并減少60%-75%的二氧化碳排放量。
2012年，澳洲航空使用50%傳統(tǒng)燃油和50%地溝油里提煉生物燃油，碳排放量比傳統(tǒng)燃料降低大約60%。
到了2018年，澳洲航空再次利用90%的傳統(tǒng)航空燃油和10%的生物燃油(埃塞俄比亞芥菜籽油)，實現(xiàn)了首次美國-澳大利亞的長途飛行，單趟減少7%(約1.8萬公斤)碳排放。
生物燃料有利于減排，但從成本角度考慮，可能并非是航司最理想的替代能源。
比如澳航，地溝油提煉的生物燃料，成本在普通燃油2倍以上;而使用埃塞俄比亞芥菜籽油，則會占用龐大的農(nóng)業(yè)資源，澳航從美國到澳大利亞的單趟飛行，只使用了10%埃塞俄比亞芥菜籽油，就要占用150英畝(約6000畝)土地的產(chǎn)量。
普通電池燃料電池都有技術(shù)瓶頸
從2019年開始，一些初創(chuàng)公司著手探索用電作為航空業(yè)替代能源。
美國公司MagniX便陸續(xù)研發(fā)出375馬力和750馬力的電動機，750馬力的電動機被安裝在一架DHC-2海貍水上飛機和一架塞斯納“大篷車”小型飛機上，兩架飛機都是螺旋槳飛機。
去年11月，DHC-2海貍水上飛機在加拿大進行了一次15分鐘的試飛;塞斯納“大篷車”小型飛機則于上個月在美國華盛頓試飛30分鐘，兩次試飛都獲得了成功。
MagniX表示，使用電池動力的塞斯納“大篷車”小型飛機，運營成本比傳統(tǒng)燃料飛機降低40%以上。
單論能耗成本，電能優(yōu)勢更為明顯。
以華盛頓這次試飛為例，30分鐘飛行原本需要消耗300美元的燃油，而使用電池動力后，電費還不到6美元。
使用電動機的飛機，還避免了每3000-4000飛行小時就要進行的發(fā)動機大修，大幅降低了維護成本。
然而，飛機使用傳統(tǒng)電池動力，需要面對電池能量密度、航程、充換電等一系列問題。
ZeroAvia分析稱，一架飛機要實現(xiàn)商業(yè)飛行，需要承受高海拔、低溫環(huán)境以及反復(fù)充放電過程，長期考慮無法避免電池容量損耗，此外還涉及電池容量和重量的平衡。
米夫塔霍夫估計，電動飛機至少要有480公里的續(xù)航里程才有商業(yè)飛行價值，而這可能需要500-600kWh的電量。以目前300Wh/kg的電池能量密度來算，要支持480公里續(xù)航里程，僅電池重量便將達(dá)到2噸。
另外，機場還需要配置至少1-2MW(兆瓦)的快速充電器，才能保證兩次飛行之間可接受的整備時間，如果用換電方案減少飛機充電時間，機場便需要儲備大量可更換電池。
“這是橫亙在電池動力飛機面前的最大問題。” 米夫塔霍夫認(rèn)為，使用氫燃料電池會比傳統(tǒng)燃料或純電池更加經(jīng)濟，他們計算出的成本，會比傳統(tǒng)燃料飛機低50%以上。
然而，氫燃料動力目前也存在明顯的技術(shù)瓶頸，比如怎么解決儲氫和加氫?這些阻礙氫燃料電池汽車普及的難點，同樣會阻礙這項技術(shù)在航空領(lǐng)域的普及。
豐田已經(jīng)研發(fā)出了安全輕量化的高壓儲氫罐，但復(fù)合材料的成本十分昂貴，而且航空環(huán)境的要求更為苛刻，對儲氫罐的技術(shù)要求更高。
普通電池充電時間長，而加氫的耗時則與加油相近，但是加氫設(shè)備成本極高，而且存在較大對安全風(fēng)險。
不管怎么樣，電動飛機已經(jīng)飛起來了，未來終將飛得更高更遠(yuǎn)。
關(guān)鍵詞： 美國ZeroAvia公司
