"1h mất 2,5 tấn xăng, sao máy bay không chạy điện như tàu đường sắt?" - Người Trung Quốc nêu ý tưởng

"1h mất 2,5 tấn xăng"

Từ xe ngựa đến ô tô, từ thuyền chèo đến tàu cánh ngầm - kể từ thời cổ đại, con người đã không ngừng cải thiện các phương tiện giao thông.

Những phương tiện giao thông sớm nhất dựa trên nguồn năng lượng chủ yếu là sức người và động vật. Và trong thời đại công nghiệp, con người bắt đầu sử dụng nhiên liệu hóa thạch với than đá tạo ra hơi nước.

Cho tới khi dầu mỏ và khí đốt tự nhiên được khai thác, năng lượng từ than đá và hơi nước dần rút lui khỏi lịch sử.

Ngày nay, các phương tiện sử dụng điện với ví dụ cụ thể là ô tô và tàu đường sắt ngày càng trở nên phổ biến và việc chúng thay thế các phương tiện sử dụng nhiên liệu hóa thạch được cho là giải pháp quan trọng để làm giảm lượng phát thải carbon.

Tuy nhiên cuộc "cách mạng" này vẫn chưa triệt để khi vẫn tồn tại những loại phương tiện chiếm phần lớn lượng phát thải carbon hàng năm - cụ thể là máy bay - thứ sử dụng nhiên liệu hàng không.

Theo dữ liệu từ năm 2019, lượng phát thải carbon từ nhiên liệu hàng không chiếm 80% tổng lượng phát thải của ngành hàng không toàn cầu và chỉ riêng ngành hàng không đã chiếm 3% lượng phát thải carbon hàng năm của thế giới.

Tại sao máy bay chở khách và vận tải không chạy điện? Để làm điều này cần phải đáp ứng những điều kiện gì?

Trở ngại lớn nhất?

Ở thời điểm hiện tại, những chiếc "máy bay chạy điện" khá đa dạng về chủng loại. Chúng có thể là đồ chơi trẻ em, Drone (máy bay không người lái cỡ nhỏ) và các loại mô hình máy bay chạy điện.

Tại sao những thứ này chạy bằng điện được nhưng máy bay chở khách và vận tải vẫn sử dụng năng lượng hóa thạch?

Tới đây chúng ta cần đề cập tới những khó khăn phải đối mặt khi chuyển đổi năng lượng trên máy bay.

Nếu nói rằng một chiếc máy bay đồ chơi, drone hoặc máy bay mô hình với tổng trọng lượng nhỏ không thể so sánh với những chiếc máy bay chở khách hoặc vận tải cỡ lớn thường nặng hàng trăm tấn thì cần lưu ý rằng các đoàn tàu cũng có thể có trọng lượng tương tự.

Và tàu đường sắt ngày nay đã dần chuyển sang chạy điện.

Có một lý do giải thích việc chuyển đổi thành công này là vì tàu đường sắt chạy trên các đường ray, nơi dây điện được đặt. Các đoàn tàu có thể được bổ sung năng lượng điện bất cứ lúc nào, tương đương với việc nó được sạc liên tục.

Bên cạnh các tác động có lợi cho môi trường so với việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch, việc sử dụng điện rõ ràng giúp tiết kiệm không gian vận chuyển trong chính đoàn tàu.

Không giống như tàu đường sắt, máy bay di chuyển trên không và lượng nhiên liệu để nó vận hành chỉ được nạp 1 lần trước chuyến bay.

Quan trọng hơn, dù là loại máy bay gì thì khi cất cánh - nó cũng cần một động cơ đủ mạnh để cung cấp lực đẩy cực lớn giúp chiến thắng lực hấp dẫn của Trái Đất.

Máy bay chở khách cỡ lớn ngày nay thường sử dụng động cơ 4 xi-lanh để vận hành, chỉ bằng cách này chúng mới có thể nâng đỡ thân hình to lớn và nhanh chóng vận chuyển hành khách đến điểm đến.

Với 1 thùng nhiên liệu được đổ đầy, máy bay chở khách có thể bay khoảng 12.000 km trong khoảng 16 giờ.

Nếu chúng ta sử dụng điện thay thế thì sao?

Để đủ năng lượng chuyên chở lượng hành khách hoặc hàng hóa lớn, các máy bay chạy điện sẽ phải dành ra một không gian lớn cho pin.

Theo các mô phỏng, nếu loại pin tiên tiến nhất hiện nay được lắp đặt trên máy bay thì để cung cấp đủ năng lượng cho chuyến bay trong vòng nửa giờ, người ta sẽ cần một cục pin lấp đầy một nửa thân máy bay.

Và quãng đường mà một máy bay chở khách thông thường bay trong nửa giờ là không xa, thậm chí không thể đáp ứng các tuyến bay nội địa (Trung Quốc) chứ chưa nói tới các chuyến bay quốc tế.

Sạc không dây thì sao?

Từng có một nhóm nghiên cứu của trường đại học nước ngoài đã đề xuất ý tưởng này vào năm 2021 căn cứ vào việc công nghệ sạc không dây cho điện thoại di động đã khá trưởng thành.

Ý tưởng bao gồm các máy bay tiếp nhiên liệu có hoặc không có người lái mang theo một bộ sạc không dây để cung cấp năng lượng cho các chuyến bay đường dài.

Ưu điểm của ý tưởng này là nó có thể thay thế hoàn toàn việc tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch, đồng thời viên pin năng lượng cũng có thể giảm xuống còn 1/3 thể tích bên trong máy bay.

Về lý thuyết, ý tưởng này rất khả thi - tuy nhiên để làm được điều đó, các máy bay sẽ phải "hi sinh" 1/3 thể tích bên trong cho hàng hóa hoặc hành khách và điều này đồng nghĩa với việc đối với các hãng hàng không sẽ mất đi 1/3 doanh thu.

Và để đáp ứng vô số chuyến bay dân sự trên bầu trời mỗi ngày, sẽ cần 1 số lượng lớn máy bay tiếp nhiên liệu tương ứng.

Vì vậy, mặc dù ý tưởng này hữu ích nhưng để đem lại lợi ích kinh tế cao nhất, các hãng hàng không lớn trong và ngoài Trung Quốc vẫn đang "đốt" nhiên liệu hóa thạch trên không.

Giải pháp trong tương lai gần?

Khi nói đến máy bay chạy điện, có thể thấy 2 vấn đề cốt lõi là nguồn cung cấp điện và tính hiệu quả.

Dù sao thì một chiếc máy bay chỉ có thể bay được nửa giờ cũng là vô nghĩa.

Và nếu chuyển sang điện không hiệu quả về mặt chi phí thì dù pin có tốt đến đâu - nếu giá thành của nó đắt hơn chính chiếc máy bay thì đương nhiên sẽ không có ai mua nó.

Tuy nhiên, có vẻ như đã có hy vọng giải quyết được cả 2 vấn đề này và nó liên quan trực tiếp đến các đột phá lớn trong phát triển xe điện như việc Công ty Tesla của Mỹ cải tiến công nghệ pin lithium.

Và với vai trò bên hợp tác với Tesla trong các dự án tên lửa tư nhân, đương nhiên là NASA (Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Hoa Kỳ) cũng đã làm chủ được công nghệ pin liên quan.