Του Χαρίτου Αναστασίου,
Η αεροπορία οφείλει να προσαρμοστεί στην σύγχρονη διογκούμενη τάση για «καθαρότερες» και αειφόρες μορφές ενέργειας. Βασική παράμετρος ο μετριασμός όχι μόνο των καθαρών εκπομπών αερίου θερμοκηπίου, αλλά και της αιθάλης και των θυσάνων που δημιουργεί. Πρώτο βήμα ο καλύτερος σχεδιασμός των αεροσκαφών, ώστε να καταναλώνουν λιγότερο καύσιμο. Δεύτερον, η αντικατάσταση των αεροπορικών καυσίμων με περισσότερο «πράσινες» λύσεις, όπως τα βιοκαύσιμα. Τρίτον, η μεγάλη ριζοσπαστική αλλαγή: η ολοκληρωτική μετάβαση από τους jet κινητήρες υγρών καυσίμων στην ηλεκτροκίνηση. Ως προς το πρώτο κομμάτι, η περαιτέρω χρήση προηγμένων ελαφρύτατων υλικών και η αντικατάσταση των συμβατικών πτερύγων αλουμινίου με προηγμένες και ευμετάβλητες δομές, ικανές να διαμορφώνουν ομοιόμορφες και εύκαμπτες επιφάνειες πτήσης, θα οδηγήσει σε περισσότερο σιωπηλές και ενεργειακά αποδοτικότερα αεροσκάφη.
Η αντικατάσταση των ορυκτών αεροπορικών καυσίμων (jet fuels) με βιολογικά ενδέχεται να περιορίσει σημαντικά τους θυσάνους, μαζί με τις εκπομπές διοξειδίου. Στο βασικότερο κομμάτι, οι εκπομπές των βιοκαυσίμων εντάσσονται στον φυσικό κύκλο του άνθρακα. Τα βιοκαύσιμα προέρχονται από φυτά των οποίων η ανάπτυξη οδήγησε σε κατανάλωση διοξειδίου του άνθρακα μέσα από την φωτοσύνθεση. Κατά την καύση τους λοιπόν οι ποσότητες αυτές απελευθερώνονται ξανά στην ατμόσφαιρα, δίχως έτσι να μεταβάλλουν την συνολική τους ποσότητα, αντίθετα με τα ορυκτά καύσιμα που αποδεσμεύουν τεράστιες ποσότητες άνθρακα που βρίσκονταν παγιδευμένες στο υπέδαφος επί εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια. Παράλληλα σχετικές έρευνες δείχνουν ότι η καύση τους παράγει μικρότερα και λιγότερα σωματίδια αιθάλης, περιορίζοντας έτσι σημαντικά την παραγωγή θυσάνων. Με χρήση βιοκαυσίμων η παραγωγή αιθάλης μπορεί να περιοριστεί κατά 50% έως και 70%, για υψηλή και χαμηλή ώθηση αντίστοιχα.
Το βιοκαύσιμο που μπορεί να αντικαταστήσει καλύτερα την παραδοσιακή κηροζίνη στους αεριοστρόβιλους είναι το βιοντήζελ, μείγμα εστέρων προερχόμενων από την χημική μετατροπή των λιπαρών οξέων από τα φυτικά έλαια. Μείζων ζήτημα στα βιοκαύσιμα είναι η εύρεση κατάλληλης φυτικής πηγής, ώστε να μην θιγούν οι αρόσιμες εκτάσεις, τα βρώσιμα φυτά και έλαια, καθώς και η κατανάλωση νερού. Παράλληλα οι συνολικές βιομηχανικές διαδικασίες να μην εκπέμπουν περισσότερο διοξείδιο, σε μία ανάλυση κύκλου ζωής. Άμεσες λύσεις είναι οι πλούσιοι σε έλαιο καρποί της jatropha ή της camelina, αμφότερα κατάλληλα όντας μη βρώσιμα και υψηλών αποδόσεων ελαίου ως προς τις καλλιεργήσιμες εκτάσεις. Ακόμη πιο βιώσιμη λύση θα ήταν η παραγωγή τους από μικροφύκη ή algae. Εκεί πλέον η παραγωγή τους μπορεί να πραγματοποιηθεί σε δεξαμενές ή σωλήνες αλμυρού νερού, με χρήση ακόμη και αστικών λυμάτων ως πηγή θρεπτικών συστατικών. Οι εξαιρετικά υψηλές αποδόσεις τους σε έλαιο ως προς επιφάνεια και οι σχεδόν μηδενικές απαιτήσεις καθαρού νερού, γεννούν πολλές ελπίδες εφόσον λυθούν ορισμένα τεχνικά θέματα. Σε έναν συνολικό κύκλο ζωής, οι εκπομπές διοξειδίου ενδέχεται να μειωθούν κατά 60-85% σε σχέση με τα συμβατικά. Ήδη η NASA και η αμερικάνικη πολεμική αεροπορία κάνουν πετυχημένες δοκιμές σε πολεμικά αεροσκάφη, με χρήση τόσο μειγμάτων 50% βιοντήζελ με ορυκτή κηροζίνη, όσο και καθαρού αεροπορικού βιοκαυσίμου. Δοκιμές που θα φτάσουν στο απόγειό τους με την ολοκληρωτική τους χρήση στο σχεδιαζόμενο από το εργαστήριο αεριοστρόβιλων της NASA υπερηχητικό X-plane. Ένα πράσινο, σιωπηλό και ασφαλέστερο επιβατηγό αεροσκάφος, ταχυτήτων αρκετά μεγαλύτερων του ήχου. Λύσεις που θα αποδεσμεύσουν ταυτόχρονα διάφορα έθνη από τις ταραγμένες πετρελαϊκές αγορές.
Παρόλα αυτά τα ερωτήματα παραμένουν: οι εκπομπές υδρατμών είναι υψηλότερες στα βιοκαύσιμα, παράλληλα οι μικρότεροι μεν κόκκοι αιθάλης είναι δυνατόν να σχηματίσουν ευρύτερους δε θυσάνους. Εκεί έρχεται η ριζοσπαστικότερη λύση: η ηλεκτροκίνηση. Πέραν του ότι τόσο οι καθαρές εκπομπές στην ατμόσφαιρα, όσο και οι παραγόμενοι θύσανοι σταματούν να υφίστανται, η ηλεκτροκίνηση ενδέχεται να λύσει και άλλα βασικά προβλήματα. Πρώτα από όλα το εύφλεκτο των υγρών καυσίμων, το οποίο και κοστίζει πολλά στα μέτρα ασφαλείας των δεξαμενών και της τροφοδοσίας. Ένα ακόμη ζήτημα προέρχεται από την δύναμη αντίστασης του αέρα. Ένας τυπικός στροβιλοκινητήρας σχεδιάζεται έτσι ώστε να αυξάνει περαιτέρω η αντίσταση του αέρα, για να μειωθούν οι ποσότητες αέρα που εισέρχονται στους θαλάμους ανάφλεξης. Αυτή η ανάγκη δεν υφίσταται σε έναν ηλεκτροκινούμενο έλικα, ως εκ τούτου ένα τέτοιο αεροσκάφος θα μπορεί να κινείται δίχως να «προξενεί» πρόσθετη αντίσταση, καίγοντας καύσιμο αποδοτικότερα. Τρίτο βασικό ζήτημα στους παραδοσιακούς στροβιλοκινητήρες, είναι ότι σχεδιάζονται ώστε να καλύπτουν τις μέγιστες απαιτήσεις ισχύος κατά την απογείωση. Αυτό οδηγεί σε βαρύτερους κινητήρες, οι οποίοι όμως δεν λειτουργούν στις μέγιστες αποδόσεις κατά τον μεγαλύτερο χρόνο ζωής τους και άρα σε μεγαλύτερη σπατάλη καυσίμου. Αντίθετα σε έναν υβριδικό σχεδιασμό συνδυασμού παραδοσιακών κινητήρων με ηλεκτρικούς, οι πρώτοι θα ήταν χαμηλότερων απαιτήσεων κατά την απογείωση, με την συνδρομή του ηλεκτρισμού.
Το μείζων πρόβλημα που απαιτείται να λυθεί είναι το που θα αποθηκευτεί όλο αυτό το ηλεκτρικό φορτίο. Ακόμη και οι καλύτερες μπαταρίες δεν είναι 100% αποδοτικές, κατά την εκφόρτιση μέρος του θα μετατρέπεται σε θερμότητα. Επίσης έχουν μεγάλο βάρος, ικανές να αυξήσουν το βάρος ενός μικρού αεροσκάφους σχεδόν κατά ένα τρίτο, τρώγοντας πολύτιμη ενέργεια. Μήπως λύση θα ήταν το ίδιο το αεροσκάφος να αποτελεί την μπαταρία; Όπου το κέλυφος ή τα πατώματα του αεροσκάφους θα έχουν τον επιπλέον ρόλο αποθήκευσης ηλεκτρικού φορτίου, σαν άλλοι υπερσυσσωρευτές. Με τα κατάλληλα νανουλικά αυτό μπορεί να γίνει δυνατό, όσο συνδυάζουν τις υψηλές μηχανικές αντοχές, με την δυνατότητα για ταχύτερες ηλεκτροχημικές αντιδράσεις. Σε ένα ακόμη υψηλότερο στάδιο το αεροπορικό καύσιμο θα μετατρέπεται σε υδρογόνο και μονοξείδιο άνθρακα, με το πρώτο να κινεί το αεροσκάφος, μέσα από τα κατάλληλα κελιά καυσίμου.
Στο απόγειο της προόδου η χρήση φωτοβολταϊκών κελιών για την παραγωγή ρεύματος. Κάτι που πιλοτικά έχει ήδη επιτευχθεί: το Solar Impulse 2 κατάφερε όχι μόνο να κάνει τον γύρο του κόσμου δίχως στάση, αλλά και να περάσει τα όρια της στρατόσφαιρας, μένοντας επί 15 λεπτά στο απόλυτο σκοτάδι. Όπως κι αν έχει, «όταν η ηλεκτροπρόωση πετύχει να δουλέψει για μεγάλα αεροσκάφη, θα είναι μία τόσο μεγάλη αλλαγή όσο η μετάβαση από τους εμβολικούς βενζινοκινητήρες στους σύγχρονους στροβιλοκινητήρες», για να έρθουμε στα λόγια Jim Felder, αεροναυπηγό μηχανικό της NASA. Μίας NASA δυναμικής πρωτοπόρου σε αυτήν την μετάβαση- που μέσα από την επορευματικοποίηση της ενδέχεται να πάει την ανθρωπότητα βήματα μπροστά, αντίστοιχα της κατάκτησης της Σελήνης…
