Tulossa ensimmäinen lentokoneiden rinnakkaishybridi
07.12.2020Sähkölentokoneiden voimalinjat voidaan jakaa karkeasti kolmeen kategoriaan. Täyssähköisissä lentokoneissa voimanlähteenä toimii ainoastaan sähkömoottori, ja tarvittava sähköenergia varastoidaan akkuihin.
Sähköisessä sarjahybridissä polttomoottorin ja potkurin välillä ei ole mekaanista yhteyttä, vaan polttomoottorin tuottama energia muutetaan sähköenergiaksi, joka varastoidaan akkuihin tai hyödynnetään potkuria pyörittävässä sähkömoottorissa. Lentokonetta voidaan operoida, vaikka polttomoottori ei olisi käytössä, kunhan akuissa on riittävästi varausta.
Sähköisessä rinnakkaishybridissä polttomoottori ja sähkömoottori ovat molemmat kytketty suoraan potkuriin. Molempia voimanlähteitä voidaan käyttää potkurin pyörittämiseen joko yhdessä tai erikseen.
Tecnamista edelläkävijä
Lentokonevalmistaja Tecnam kehittää yhteistyössä Rotaxin ja Rolls Roycen kanssa uudentyyppistä lentokoneen rinnakkaishybridivoimalinjaa. Ensivaiheessa voimalinja rakennetaan Tecnamin 4-paikkaiseen P2010 -lentokoneeseen.
Tavoitteena on kuitenkin rakentaa voimalinja, joka on skaalattavissa aina 11–19-paikkaiseen lentokoneeseen asti. Tecnamin mallistossa tämä tarkoittaisi mahdollisesti tulevaisuudessa hybridiversion rakentamista kaksimoottorisesta, 11-paikkaisesta paineistomattomasta P2012-lentokoneesta.
Sähkömoottorilla useita rooleja
Rinnakkaisvoimalinjassa sähkömoottorilla on monta erilaista roolia. Lentoonlähdössä ja nousussa sähkömoottori auttaa polttomoottoria antamalla lisää vääntöä lentokoneen potkurin pyörittämiseen. Matkalentovaiheessa tehoa tarvitaan vähemmän ja tällöin polttomoottori pyörittää potkurin ohella sähkömoottoria, joka toimii tällöin generaattorina ja lataa lentokoneen akkuja. Sähkömoottorin kolmas rooli on toimia polttomoottorin käynnistysmoottorina.
Lentokoneeseen asennettavan polttomoottorin kokoa voidaan pienentää, koska paljon tehoa vaativissa lennon vaiheissa hetkellisesti tarvittava lisävääntö saadaan sähkömoottorista. Tecnamin P2010 -lentokonetyypin koneessa normaalisti oleva 180 hevosvoiman moottori voidaan korvata pienemmällä 141 hevosvoiman moottorilla, kun rinnalle asennetaan 30 kilowatin sähkömoottori.
Koska sähkömoottori tasaa vaadittavia tehopiikkejä, voidaan polttomoottoria ajaa koko ajan optimaalisella kierrosalueella. Tämä yhdistettynä moottorin pienempään kokoon tarkoittaa pienempää polttoaineen kulutusta, vähemmän päästöjä ja pienempiä huoltokuluja. Lisäksi rinnakkaisvoimalinja on hiljaisempi kuin teholtaan vastaava polttomoottori. Pienempi polttomoottori on myös kevyempi, joten tämä kompensoi sähkömoottorin ja akuston tuomaa lisäpainoa.
Etuna myös vikasietoisuus
Operatiivisesta näkökulmasta rinnakkaisvoimalinjalla on selkeitä etuja. Yksi tärkeimmistä on se, että hybridilentokone ei todennäköisesti tarvitse lentokentälle erillistä latausratkaisua. Konetta voidaan operoida kentiltä, joilla on normaali polttoaineenjakelu.
Kahden samalle akselille kytketyn moottorin etu on myös vikasietoisuus. Toisen moottorin pettäessä voidaan konetta todennäköisesti vielä operoida jonkin aikaa heikommilla suoritusarvoilla voimalinjan toimiessa osateholla.
Rinnakkaisvoimalinjaan perustuvat lentokoneet voisivat tarjota mielenkiintoisen välivaiheen ratkaisun kohti täysin sähköistä ilmailua. Hybriditeknologialla saavutetaan osa sähkölentokoneen eduista, mutta säilytetään samalla polttomoottorikoneelle tyypilliset suoritusarvot.
Tällä hetkellä rinnakkaisvoimalinjaan pohjautuvia lentokoneita ei vielä ole saatavilla. Tecnamin vetämä rinnakkaishybridin kehityshankkeen on tarkoitus päättyä huhtikuussa 2021. Viimeistään tässä vaiheessa saataneen tiedot kehitysprojektin jatkosta. Luultavasti ensimmäiset kaupalliset rinnakkaishybridilentokoneet tulevat kaupallisesti saataville lähivuosien aikana.
Lähteet:
