اخبار > گزارش 1009: پرنده الکتریکی، فرصت‌ها و ظرفیت‌ها

 


گزارش 1009: پرنده الکتریکی، فرصت‌ها و ظرفیت‌ها

با انجام اولین پرواز  توسط پرنده‌ای که نیروی پیشرانه خود را از موتور الکتریکی و باتری می‌گرفت، موضوع پرواز الکتریکی اهمیت پیدا کرد. اما به علت کندی سرعت پیشرفت فناوری‌های مرتبط با ذخیره‌سازی انرژی و تولید توان؛ عملیاتی نمودن یک پرنده الکتریکی تا حد زیادی دور از دسترس بوده و ازاین‌رو توجه فعالان صنعت به موتور‌های احتراق داخلی جلب شد. در سال‌های اخیر با وقوع پیشرفت‌هایی در تجهیزات ذخیره‌سازی انرژی و تولید توان ، پرواز الکتریکی دوباره اهمیت ویژه‌ای یافته است، به‌گونه‌ای که بسیاری از شرکت‌های بزرگ هوافضایی مانند ایرباس و بوئینگ نقشه راهی برای فعالیت در این حوزه تدوین نموده و در حال اجرای برنامه‌های گوناگونی جهت توسعه سیستم‌های پیشرانه الکتریکی و پرواز الکتریکی هستند. در مطالعه انجام‌شده بر روی 70 برنامه توسعه پرواز الکتریکی از سال 2006 تا 2030، چهار بخش زیر به‌عنوان بخش‌های موردتوجه شرکت‌ها مشخص شده است:هوانوردی عمومی و هواپیماهای عمومی، تاکسی شهری هوایی، هواپیماهای منطقه‌ای، هواپیماهای بزرگ تجاری.

 

قسمت عمده‌ای از این 70 برنامه در بخش اول قرار داشته و پس از آن موضوع تاکسی هوایی بیشترین تعداد برنامه‌‌ها را به خود اختصاص داده است. این موضوع بیانگر اهمیت بخش غیرنظامی و عمومی صنعت هوایی ازلحاظ اقتصادی و راهبردی برای شرکت‌های هوافضایی است. حدود نیمی از این برنامه‌ها توسط شرکت‌های مستقل و استارت‌آپ‌ها آغاز شده، 5% از آن‌ها توسط شرکت‌های بزرگ غیر هوافضایی پشتیبانی شده و تنها 20% از آن‌ها به‌وسیله شرکت‌های بزرگ OEMمانند بوئینگ،  Cessnaو Agusta Westlandاجرا شده است.

 

در بخش هوانوردی عمومی و هواپیماهای عمومی سیستم تولید توان پرنده‌های موجود با سیستم پیشرانه الکتریکی جایگزین شده و تغییرات لازم صورت پذیرفته است. برخی از این پرنده‌ها عبارت‌اند از: پرنده الکتریکی Cessna 172، پرنده Taurus Electroو پرنده آموزشی الکتریکی WATTsUPشرکت پی‌پیسترل[1].

 

در بخش تاکسی شهری، پیشرفت مشهودی در پرنده‌های عمودپرواز تمام الکتریک با برد محدود تا 50 کیلومتر و با ظرفیت 1 تا 4 نفر مشاهده می‌شود. برای نمونه در آلمان پرنده VoloCopter VC-200در سال 2013 اولین پرواز خود را انجام داده است.

 

بخش هواپیماهای منطقه‌ای شامل هواپیماهایی با برد 500 تا 1000 کیلومتر بوده و بازار هدف آن حمل‌ونقل تجاری بین‌شهری است. در این دسته اکثر برنامه‌ها بر روی سیستم‌های پیشرانه هیبرید و همچنین ارزیابی پیشرانه تمام الکتریکی متمرکز است و تلاش می‌کند با توسعه این دو سیستم پیشرانه با حمل‌ونقل جاده‌‌ای و حتی ریلی رقابت نماید.

 

در بخش هواپیماهای بزرگ تجاری، با توجه به هزینه‌های بسیار بالای برنامه‌های توسعه تنها شرکت‌هایی مانند ایرباس و بوئینگ در این بخش حضور محسوسی داشته‌اند. شرکت ایرباس و بوئینگ هم‌اکنون نقشه راهی برای توسعه هواپیمای بزرگ تجاری الکتریکی تدوین نموده‌اند.

 

باوجود تلاش‌های موجود جهت توسعه پرواز الکتریکی، موانعی نیز در این راه وجود دارند که به سه دسته کلی تقسیم می‌شوند: موانع مرتبط با فناوری، تقاضای بازار و مقررات.

 

در بحث موانع فناوری، برای توسعه  پرنده‌های الکتریکی با برد و وزن محموله مورد انتظار، چگالی انرژی باتری‌ها باید حداقل در حدود باشد، درحالی‌که بالاترین چگالی انرژی در بین باتری‌های تجاری کنونی بین تا ورسیدن به چگالی انرژی تا سال 2025 میسر نخواهد بود.همچنین در حال حاضر چگالی توان موتورهای الکتریکی متداول در حوزه پرنده الکتریکی حدود بوده و اخیراً موتورهایی با چگالی  توسط شرکت‌هایی مانند زیمنس طراحی و تولید شده‌اند. این مقدار برای پرنده‌های تک یا چندنفره مطلوب است، اما برای یک هواپیمای منطقه‌ای الکتریکی همچنان فاصله زیادی تا مقدار مطلوب وجود دارد.

 

برای سرمایه‌گذاری بر روی پرواز الکتریکی باید از وجود بازگشت سرمایه‌ای معقول اطمینان حاصل نمود تا بتوان هزینه‌های عملیاتی و توسعه‌ای را پوشش داد که این خود از موانع به شمار می‌رود. از سوی دیگر برای برخی از کاربرد‌ها مانند تاکسی شهری هوایی مقررات کافی نیز وجود ندارد. برای فعال‌سازی پتانسیل پرنده الکتریکی، بایستی همگام با پیشرفت فناوری‌ها، قوانین و مقررات نیز بروز شوند.

 

با توجه به موانع پرواز الکتریکی، برای آینده این حوزه می‌توان چهار سناریوی زیر را محتمل دانست. لازم به ذکر است که هر سناریو با فرض وقوع کامل سناریوی قبلی بنا نهاده شده است و در کل می‌توان روندی افزایشی برای پیشرفت این حوزه متصور شد:

 

سناریوی اول،ادامه روند کنونی پیشرفت:استفاده از قطعاتی مانند محرک‌های الکتریکی بیشتر شده و سیستم‌های الکتریکی جایگزین سیستم‌های تمام هیدرولیک یا نیوماتیک خواهند شد. تأمین‌کنندگان سطح 1و OEMها بیش از پیش به قطعات الکتریکی روی می‌آورند.

 

سناریوی دوم، توسعه کاربردی محدود:وقوع این سناریو نیازمند تغییرات متعددی در قوانین و مقررات است. اثر این سناریو بیشتر از همه بر روی پرنده‌های تمام الکتریک یا هیبرید-الکتریک قابل‌مشاهده است. همچنین پرواز برای پرنده‌هایی تا ظرفیت 30 نفر ممکن خواهد شد.

 

سناریوی سوم، تحولی در مقیاس کوچک: علاوه بر سناریوی دوم، موضوع پرواز الکتریکی موردپذیرش عمومی قرار می‌گیرد. ازاین‌رو بایستی تدابیر لازم برای دیگر جنبه‌های این فناوری‌ها اتخاذ گردد.باوجود این پیشرفت‌ها، سازگاری با این فناوری‌ها در مقیاس کلان با سرعت کمی انجام خواهد شد.

 

سناریوی چهارم، تحولی در مقیاس بزرگ:علاوه بر سناریوی سوم، هواپیماهای تجاری هیبرید ممکن می‌شود. به دلیل زمان‌بر بودن تغییرات لازم در زیرساخت‌ها و سیستم‌ها، حرکت به‌سوی تمام الکتریکی شدن به‌کندی انجام می‌پذیرد. سه دسته از فعالان یعنی OEMها، تولیدکنندگان موتور و سیستم‌های پیشرانه، فرودگاه‌ها بایستی تغییرات عمده‌ای کنند.

 

  • وضعیت حال و آینده ایران

پرنده الکتریکی می‌تواند بازار بسیار مناسبی در بخش هوانوردی عمومی در ایران داشته باشد. به علاوه با توجه به برنامه ریزی شرکت‌ ایرباس برای تولید جت منطقه‌ای الکتریکی 90 نفره تا سال 2030 و با وجود  نیاز کشور به هواپیماهای زیر 100 نفره برای فعال سازی ظرفیت بالقوه حمل و نقل هوایی داخل،  می‌توان با برنامه ریزی مناسب در این حوزه در 20 سال آینده نتایج مطلوبی در ساخت اینگونه پرنده‌ها برای کشور انتظار داشت. از سوی دیگر، در ایران شرکت‌های مختلفی در‌ حوزه تولید باتری و موتور مشغول به فعالیت هستند، اما ازآنجایی‌که موتورهای الکتریکی و باتری‌های مورداستفاده در بخش هوایی دارای سطح بالایی از فناوری‌ است، بایستی از این شرکت‌ها حمایت‌ شده تا بتوانند دانش فنی خود را ارتقا داده و به توسعه این محصولات بپردازند. زیرا هزینه تحقیق و توسعه بسیار بالاست و بایستی تمامی ذینفعان در این حوزه مشارکت نمایند. یکی از قالب‌های مناسب برای این مشارکت جوینت ونچر است. البته دولت بایستی نقش حمایت‌کننده را ایفا نموده و از ورود به بازار پرهیز نماید. پیش از تشکیل هرگونه قالب مشارکت، پیشنهاد می‌شود به‌منظور امکان و نیازسنجی داخلی و همچنین بررسی فنی فناوری‌های موجود در این حوزه، مطالعه‌‌ای صورت پذیرد و سپس سندی برای توسعه فناوری پرواز الکتریکی تدوین گردد. مرکز توسعه فناوری موتورهای الکتریکی پیشرفته پژوهشگاه نیرو آمادگی خود را برای انجام این کار اعلام کرده است.

 

در پایان باید در نظر داشت که اگر ایران همانند موضوع فناوری نانو در این حوزه نیز ورود به‌موقع نموده و با انجام برنامه‌ریزی، سیاست‌گذاری و حمایت‌های لازم بخش خصوصی را فعال نماید، می‌توان در آینده نزدیک شاهد شکوفایی این بخش در صنعت هوایی باشیم و از سرریز فناوری آن در بخش‌های دیگر نیز بهره ببریم.

 

گروه هوایی:   

AVIATION at CPDI.IR

دریافت کامل سند Pdf


[1]Pipistrel

شنبه ١٣ مرداد ١٣٩٧ - ١٧:١٦
واژه های کلیدی:
فایل ضمیمه

دانلود فايل : FARSCA.pdf ( 4025KB )
تعداد دانلود
تعداد نمایش : 562