Инженер Люк Воркмэн разработал метод оптимизации батарей и аккумуляторных отсеков в самолетах, которая позволит самолетам долго и эффективно работать на электротяге.
Современные электродвигатели отличаются высокой эффективностью в воздухе, считает Воркмэн. Перед инженерами в этих условиях стоят две основные задачи: уместить как можно больше энергии в батарейный блок и постараться максимально снизить вес установки. По оценкам Воркмэна, около 35% массы аккумуляторной ячейки составляют токосъемные системы — листы алюминиевой и медной фольги. Эти слои создают лишний вес, но не являются при этом активными материалами.
Инженер предлагает использовать крылья самолетов в качестве «гигантских батарей», так чтобы поверхность крыльев выполняла роль пластинчатых электродов. Для этого крупные листы активного материала можно расположить между тонкими двусторонними слоями алюминиевой и медной фольги. Таким образом все аккумуляторные ячейки будут контактировать друг с другом, а вся поверхность крыльев станет проводником тока.
Так как крылья самолета должны быть прочными и структурно цельными, Воркмэн предлагает поместить батарею в середину крыльев, а их алюминиевую обшивку задействовать в качестве токосъемника, который будет направлять энергию от аккумуляторного «сэндвича» к двигателям. Расположение на большой и плоской поверхности защитит систему от перегрева — а это важный фактор при разработке аккумуляторов.
Воркмэн рассчитал, насколько эффективной будет такая система, если установить ее на сверхзвуковом самолете. 900 слоев фольги дадут 3,3 киловольта и 44 МВт*ч хранения энергии. Конструкция будет весить около 104 000 кг, причем значительную часть этой массы составят активные материалы. Таким образом, на килограмм массы придется 423 Вт*ч. Для сравнения — максимальная энергоемкость на сегодняшний день составляет 161 Вт*ч на кг. Чем больше будет самолет, тем больше будет поверхность его крыльев, а значит и дальность его полета, и эффективность работы аккумуляторов
Разработка может применяться не только для самолетов, но и для автобусов, поездов, фур, кораблей и систем хранения энергии. Свою идею Воркмэн готов безвозмездно отдать любой компании, которая готова ее реализовать.
Многие компании предпринимают попытки разработать самолеты на электротяге. В июле инженеры компании Siemens испытали аэроплан Extra 330LE с новым типом электромотора весом всего 50 кг и постоянной выходной мощностью примерно в 250 киловатт. Ранее в Денвере, штат Колорадо, представили прототип двухместного электросамолета Sunflyer, который может находиться в воздухе три часа и проходит полный цикл подзарядки за 30 минут.
В июле 2015 года двухместный аккумуляторный самолет E-Fan от французской компании Airbus успешно пересек пролив Ла-Манш. В 2017-2018 годах это воздушное судно должно поступить в продажу. Пилоты и основатели Solar Impulse — самолета на солнечных батареях, совершившего кругосветный перелет — предсказывают, что первые пассажирские электросамолеты появятся в течение 10 лет. Они смогут брать на борт не более 50 пассажиров и совершать рейсы на короткую дистанцию.
