Aerei elettrici e jet privati

Quali sono gli aerei elettrici di oggi e di domani? Quali sono le soluzioni per proteggere l’ambiente?

In un periodo di crisi ecologica, il settore dei trasporti è in continua evoluzione per trovare soluzioni meno inquinanti. Dopo le auto e le barche elettriche, ora tocca agli aerei e ai jet privati essere alimentati da energie più ecologiche. Nel 2016, Solar Impulse 2 ha completato il giro del mondo dopo due anni di volo alimentato a energia solare. Oggi l’energia elettrica è al centro di tutti i dibattiti. L’elettricità è comparsa per la prima volta nell’aviazione nel 1881, con la presentazione da parte dei fratelli Tissandier di un modello di dirigibile dotato di un’elica azionata dall’elettricità. Gli aerei elettrici furono sviluppati alla fine della Prima guerra mondiale, ma senza grande successo, perché non erano abbastanza potenti. Un secolo dopo, giganti dell’aviazione e visionari come Elon Musk costruiscono gli aerei del futuro. La maggior parte di questi aerei sono elettrici, ma utilizzano anche nuove tecnologie e ci incoraggiano a pensare all’aviazione in modo diverso.

Gli aerei elettrici di oggi

Poiché un motore elettrico è più piccolo di un motore a cherosene, gli aerei che stanno nascendo hanno un design talvolta rivoluzionario.

• L’Alpha Electro, del produttore sloveno Pipistrel, ha un motore elettrico quattro volte più leggero di un motore convenzionale, ma due volte più silenzioso. È l’unico aereo elettrico al mondo attualmente in produzione di serie ed è sul mercato dal 2017. Le sue batterie ai polimeri di litio possono essere ricaricate in 45 minuti, con un’autonomia di 50 minuti. Il biposto viene utilizzato per l’addestramento dei piloti.

Photo credit: Wikipedia

• L’aereo elettrico Bristell Energic ha completato con successo il suo primo volo nel 2019. Il suo sistema di propulsione elettrica è stato progettato da H55, uno spin-off di Solar Impulse. Ha un’autonomia di circa un’ora, che lo rende ideale per l’utilizzo nelle scuole di aviazione per la formazione dei piloti.

• Alice è un velivolo 100% elettrico della start-up israeliana Eviation, che sarà presentato al Paris Air Show nel 2019. Promette di trasportare nove passeggeri e due membri dell’equipaggio a 450 km/h, per voli nel 2022. Ha un’autonomia di 1.000 chilometri, che gli consente di coprire distanze come Parigi-Nizza o Londra-Ginevra. È dotato di un motore elettrico Magnix e di una batteria che attualmente rappresenta il 60% del suo peso totale. Dopo un’esplosione in volo nel gennaio 2020, il prototipo è attualmente in fase di perfezionamento.

• City Airbus è un taxi volante a quattro posti, frutto della collaborazione tra Airbus, RATP e ADP Group. Si tratta di un velivolo ibrido completamente elettrico e poco rumoroso che può decollare e atterrare in verticale. È progettato per gli spostamenti urbani tra centri urbani e aeroporti e potrebbe essere pronto per le Olimpiadi del 2024. Lilium sta anche sviluppando un drone taxi ultramoderno. Anche altre aziende, come Uber, stanno lavorando a prototipi di velivoli eVTOL (electric vertical take-off and landing).

• Airbus, che ha iniziato a sviluppare l’E-fan nel 2014, si è ritirata dal progetto nel 2017 a favore dell’E-fan X, che utilizza l’ibridazione. Lo scopo di questa tecnologia è quello di accoppiare un motore a combustione interna, altamente efficiente, con un motore elettrico. In collaborazione con Rolls-Royce e Siemens, Airbus punta a far volare il primo aereo di linea ibrido nel 2021.

• Anche la NASA sta lavorando a velivoli elettrici a corto raggio. La prima versione del Mod IV, l’ X-57, è stata presentata all’inizio del 2020. La versione finale avrà quattordici motori, due grandi eliche alle estremità e sei piccole eliche attaccate alle ali, che saranno utilizzate esclusivamente per il decollo e l’atterraggio. Potrà volare a una velocità di 276 km/h e raggiungere un’altitudine di 4.200 metri.

X-57 – Photo credit: Wikipedia Infine, tra i numerosi esempi di velivoli elettrici ancora in fase di sviluppo ci sono anche il cinese RX1E della Liaoning General Aviation, l’aereo ibrido della Zunum Aero e l’eVTOL della Cora.

La sfida di oggi

Molti voli regionali sono già stati effettuati utilizzando motori elettrici. Tuttavia, in genere si tratta solo di velivoli di piccole dimensioni su brevi distanze. La sfida odierna è quella di far volare aerei sempre più grandi su distanze più lunghe.Il motore di un aereo è alimentato da quantità enormi di energia e le batterie elettriche non sono sufficienti. Un chilogrammo di paraffina trasporta 48 volte più energia delle batterie. Questo fattore può essere ridotto con alcuni progressi, ma il trasporto di batterie rende l’aereo più pesante per tutto il viaggio, richiedendo una maggiore propulsione. Infine, la rivoluzione elettrica non riguarda solo la propulsione di un aereo, ma consente di dotare le ruote dell’aereo di motori elettrici, ad esempio. Questa pratica, nota come Electric Taxiing, riduce il consumo di paraffina, le emissioni e i costi associati alle fasi di rullaggio dell’aereo. E-taxiing – Photo credit: Wikipedia

L’aereo elettrico del futuro

Sono in corso numerosi prototipi, finanziati da grandi gruppi aeronautici e da piccole start-up. Una delle soluzioni per trasportare un maggior numero di batterie elettriche e volare più a lungo è quella di creare velivoli con materiali più leggeri. Entro il 2050, gli aerei saranno molto diversi da quelli che siamo abituati a vedere oggi.

Ecco alcuni esempi:

• Easyjet sta collaborando con il produttore americano Wright Electric per realizzare un aereo 100% elettrico per il 2030. I test avranno luogo nel 2023, con voli della durata di meno di un’ora che copriranno distanze come Londra-Amsterdam, Parigi-Ginevra e Lione-Bordeaux. Il Wright 1 è progettato per trasportare 186 passeggeri.

• Il Transcend Air Vy 400, un velivolo ibrido tra un aereo e un elicottero in grado di raggiungere una velocità di crociera di 650 km/h, effettuerà i primi voli commerciali a partire dal 2024 negli Stati Uniti.

• Secondo Elon Musk, gliaerei supersonici rappresentano il futuro dell’aviazione. Il velivolo supersonico Boom dovrebbe alzarsi in volo nel 2020 e l’X-59 della NASA nel 2021. Tuttavia, il suo impatto sull’ambiente è tale che per il momento è improbabile che si diffonda.

Biomimetica

Un altro processo di innovazione è la biomimetica , una tecnica ingegneristica che cerca di trarre ispirazione dalla natura per migliorare gli aerei attuali. Airbus, ad esempio, ha progettato il jet regionale Bird of Prey utilizzando le ali di aquila e falco, perché sono in grado di volare velocemente e per lunghi periodi. Inoltre, è dotato di piume deformabili realizzate con materiali compositi. Probabilmente non vedrà mai la luce, ma ha contribuito alla nascita di nuove idee e di un nuovo modo di pensare l’aviazione. Airbus ha presentato un nuovo aereo futuristico per il 2020, il Maverick. La sua struttura a forma di triangolo potrebbe far risparmiare fino al 20% di carburante rispetto agli attuali velivoli a corridoio singolo. Anche la NASA sta lavorando a un nuovo tipo di ala costruita con migliaia di parti a incastro, in modo da poter cambiare forma in volo.

Il ritorno del dirigibile

Il dirigibile potrebbe tornare in auge. Questa invenzione vecchia di un secolo e mezzo è in sintonia con le sfide del nostro secolo. Modernizzato, avrebbe una serie di vantaggi: è ecologico (consuma dieci volte meno carburante di un aereo), può accedere a zone isolate prive di infrastrutture e può trasportare carichi di diverse centinaia di tonnellate. L’azienda britannica Varialift sta perseguendo l’obiettivo di lanciare una flotta di dirigibili progettati per il trasporto di merci pesanti. Tre modelli sono attualmente in costruzione in un sito vicino a Châteaudun, in Francia. Anche la società francese Flying Whales prevede di commercializzare dal 2023 un dirigibile gigante a forma di balena, progettato per consumare e inquinare cinquanta volte meno di un aereo. I dirigibili saranno inizialmente utilizzati per trasportare legname da aree inaccessibili. https://youtu.be/VjMAWRJ4054[/embed]

L’aviazione sarà più ecologica?

La concorrenza internazionale sta accelerando lo sviluppo dei prototipi. Tuttavia, per ottenere la certificazione di un nuovo tipo di aeromobile ci vogliono anni e alcune normative rappresentano un ostacolo. Lamaggior parte dei Paesi sta sviluppando l’elettrificazione dei propri aerei, che contribuisce a ridurre le emissioni. La Norvegia vuole addirittura che tutti i suoi voli nazionali siano al 100% elettrici entro il 2040. Tuttavia, come sottolinea Safran nella sua cartella stampa del 2019, l ‘aviazione non sarà mai al 100% elettrica, soprattutto quando si tratta di aerei a lungo raggio. Mentre molti voli regionali sono oggi possibili, ci vorrebbe una vera e propria rivoluzione tecnologica perché le batterie siano in grado di fornire l’energia di cui hanno bisogno gli aerei di linea. Il rapporto spiega anche che i voli di oltre 1.000 chilometri effettuati dagli aerei di linea sono purtroppo responsabili di oltre l’80% delle emissioni di CO2. Inoltre, dobbiamo trovare un modo per riciclare le batterie. Ma ci sono altre soluzioni per integrare l’energia elettrica.

Quali soluzioni ecologiche?

• L‘energia solare potrebbe sostituire le batterie per alimentare il motore elettrico. La monoposto Solar Impulse 2 ha percorso 42.000 chilometri alimentata da 22.000 celle fotovoltaiche. Il SolarStratos è il suo successore; questo biposto svizzero è attualmente in fase di sviluppo.

• Un aereo “più verde” richiederà una combinazione di fattori: motori a combustione interna più efficienti, carburanti alternativi che combinano biocarburanti e carburanti sintetici, e così via. I biocarburanti sono già utilizzati su alcuni voli a corto raggio, ma allo stesso tempo il loro uso aumenta la deforestazione.

• In Francia, la manutenzione predittiva aiuta a risparmiare carburante. Air France utilizza il software Prognos per monitorare la manutenzione dei suoi aerei. Nel frattempo, OpenAirlines, azienda di Tolosa specializzata in tecnologie pulite, offre alle compagnie aeree soluzioni innovative per la gestione del carburante. Il suo software SkyBreathe consente di risparmiare fino al 5% di paraffina per volo.

• Un altro approccio interessante è l’allungamento delle ali degli aerei, che riduce la resistenza aerodinamica e quindi il consumo di carburante. Il 777X di Boeing , ad esempio, è costruito con ali più lunghe e estremità alari ripiegabili, in modo che questo non rappresenti un problema.

Boeing 777X – Photo credit: Wikipedia

• Gliaerei a idrogeno sono un progetto ambizioso, ma che non si realizzerà prima di molti anni. Nessun costruttore ha mai approfondito l’argomento, perché un aereo alimentato a idrogeno richiederebbe serbatoi di carburante quattro volte più grandi di quelli degli aerei a cherosene e una quantità molto elevata di energia elettrica. L’intera architettura dell’aereo dovrebbe essere ripensata per consentirgli di trasportare passeggeri.

In conclusione, l’aviazione del futuro è multiforme e combina diverse tecnologie. Mentre gli aerei elettrici e i jet privati sono in rapida evoluzione e crescita, gli aerei ecologici sono più difficili da progettare.AEROAFFAIRES spera di potervi offrire presto il noleggio della prossima generazione di aerei elettrici.

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