Elektrikli uçaklar çok uzak bir fikir gibi görünebilir fakat yakın gelecekte kısa mesafeli uçuşlar için bunu görmemiz mümkün. Hatta Velis Electros elektrikli uçağı Avrupa’da sessizce gökyüzünde süzülüyor, Britanya Kolombiyası’nda ise deniz uçakları test ediliyor ve daha büyük uçaklar da geliştirilmekte.
İsveç’in Heart Aerospace Şirketi’nin 30 adet elektrikli hibrit bölgesel uçağının 15 Eylül 2022 tarihinde Air Canada Şirketi tarafından satın alınacağını ve bu uçakların 2028 yılına kadar hizmete sürüleceği duyuruldu. ABD Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı analistleri ilk elektrikli hibrit banliyönün 50-70 koltuk ile başarılı olabileceğini söylüyorlar. 2030’larda bu sektörün başarılı olması bekleniyor.
Bu gelişmeler iklim değişikliğini yönetmede önemli rol oynuyor. Küresel emisyonların %3’ü havacılık sektöründen kaynaklanmakta ve nüfus artışı ile yolcu sayısında artış beklenmekte. Pandemiden sonra ise 2050 yılına kadar bu emisyon oranının üç ila beş katına çıkması beklenmektedir.
Michigan Üniversitesi‘nde hibrit-elektrikli uçaklar ve hidrojen yakıtının alternatifleri de dahil olmak üzere sürdürülebilir havacılık konseptleri geliştiren Gökçin Çınar’a havacılık emisyonlarını azaltmanın temel yollarını, elektrifikasyon ve hidrojen gibi teknolojilerin ilerleyişini sorduk.
Havacılık sektörünün elektrikle çalışması neden bu kadar zor?
En karmaşık araçlar olan uçakların temel sorunu akü ağırlığıdır. Bugün bir Boeing 737’yi elektrikle çalıştırabilmeniz için tüm kargo ve yolcuları uçaktan indirmeniz gerekir. Bu koşullar sağlansa bile uçak şarj edilmeden bir saatten daha az sürede havada kalabilmektedir.
Jet yakıtları akülere kıyasla birim kütle başına yaklaşık 50 kat daha fazla enerji barındırmaktadır. Bu da 0,45 kg jet yakıtının 22,68 kg pile denk geldiğini gösterir. Bu dezavantajın önüne geçmek için ya daha hafif lityum-iyon pilleri üretilmeli ya da daha fazla enerji depolayan piller üzerine çalışılmalıdır.
Bu sistemler elektrikli alternatif hibrit sistemlerdir. Bir Boeing 737’yi henüz tam olarak elektrikle uçuramasak bile hibrit tahrik sistemleri kullanarak daha büyük jetlerdeki akülerden yakıt tüketimi alanında avantajlar elde edilebilir. Kısa mesafeli bölgesel uçuşlar için 2030-2035 yılları hedeflerinde bunları amaçlıyoruz. Böylece daha az yakıt tüketimi ile daha az emisyon hedefi sağlanacaktır.
Hibrit havacılık emisyonları azaltmak için nasıl çalışmaktadır?
Hibrit elektrikli uçaklar, pillerin ve hava aracı yakıtlarının kombinasyonlarını kullanması ile hibrit araçlarla benzerlik göstermektedir. Ancak hiçbir endüstri dalı havacılık kadar ağırlık sınırlamalarına sahip değildir. Bu yüzden tahrik sisteminin hibritleştirilmesinde akıllıca kararlar verilmelidir.
Pilleri, kalkış ve tırmanışlarda güç sistemine yardımcı olarak kullanmak daha umut verici olabilir. Bununla birlikte havalimanlarında yalnızca elektrik enerjisi ile çalışan taksilerin kullanımına gidilmesi yakıt tasarrufu sağlayıp yerel emisyonların önüne geçecektir. Bu çalışmalarda pilin ağırlığı ile net yakıt tüketimi hakkında bilgi sağlanabilmesi için kullanılan elektrik arasında kritik bir nokta var. Bu nokta araştırmaların merkezindeki problemi oluşturuyor.
Hibrit hava araçları uçuş sırasında fosil türevli yakıt yakarken elektrik yakıtına dönmek güven vericidir. Bu yöntemde hibridizasyonu büyük jetler için uzak vadeli olarak görmenin yanı sıra bölgeler için yakın bir çözüm.
2030’dan 2035’e kadar hibrit turboproplara, tipik olarak 50-80 yolcu taşıyan veya yük için kullanılan bölgesel uçaklara odaklanıldı. Bu hibritler yakıt kullanımını yaklaşık %10 oranında azaltılması hedeflenmektedir.
Sürdürülebilir havacılıktan beklentileriniz nedir?
Zamanla sürdürülebilir havacılık yakıtlarının kullanımının artacağı görülecektir. Günümüz motorlarıyla sürdürülebilir havacılık yakıtını tek yakıt deposunda boşaltabilir ve aynı zamanda yakabilirsiniz. Bunlara mısır, yağlı tohumlar, algler diğer yağlardan yapılan yakıtlar örnek verilebilir.
Sürdürülebilir havacılık yakıtları ile %80 oranında karbondioksit emisyonları azaltılabilir, ancak talep sınırlıdır ve gıda üretimi ile rekabet artıp ormansızlaşmaya yol açabilir.
Emisyonları azaltmanın başka yolu ise karbonu havadan veya endüstriyel işlemlerden yakalayıp hidrojenle sentezlemektir. Bu sentezlemenin sonucunda sentetik sürdürülebilir havacılık yakıtları elde edilir ancak bu yöntem karmaşık ve maliyetlidir. Ayrıca henüz yüksek bir üretim ölçeğine sahip değildir.
Hidrojen havacılık için bir seçenek mi?
Hidrojen yakıtı çok uzun bir süredir vardır. Su, elektroliz işleminden geçtiğinde yeşil hidrojen oluşur ve karbondioksit üretmez. Ayrıca birim kütle başına pillerden daha fazla enerji barındırır.
Uçakta hidrojen enerjisinin kullanımı, ya motordaki normal jet yakıtının yerine ya da hidrojen yakıt hücrelerine oksijenle birlikte güç sağlamak amacıyla elektrik üreterek kullanılır.
Bu seçeneğin sorunu ise hidrojen gazının kapladığı hacmin büyük olmasıdır. Mühendisler bu sorunun önüne hidrojeni yakılana kadar soğuk olarak yani sıvı hidrojen olarak depolamak gibi yöntemleri kullanarak geçmeyi planlamaktadır. Bu çözüme rağmen hacmi jet yakıtlarından daha büyüktür ve depolama tankları oldukça ağırdır. Bu sorunların üstesinden gelebilmek için hidrojenin uçaklarda kullanımı için depolanması, işlenmesi ve dağıtımı üzerine çalışılmaktadır.
A380 platformlu modifiye gaz türbinli motorları kullanarak hidrojen yanması üzerine çalışan Airbus, 2025 yılına geldiğinde elle tutulur bir teknolojiye sahip olmayı hedefliyor. Avustralya’nın Rex Havayolu Şirketi 34 koltuklu hidrojen elektrikli uçağını kısa uçuşlar için test etmeyi bekliyor.
Bu teknolojilerle havacılık sektöründe emisyonları azaltma hedefleri gerçekleşebilecek mi?
Havacılık emisyonları şimdilik sorun oluşturmuyor ancak talep arttıkça emisyon oranın artmasından korkuluyor. 2050 yılına ulaşıldığında, havacılık endüstrisinin emisyonlarının pandemi döneminin üç ila beş kat daha fazla olması muhtemel.
Bir Birleşmiş Milletler ajansı olan Uluslararası Sivil Havacılık Örgütü, genel olarak endüstrinin hedeflerini belirler ve nelerin mümkün olabileceğine, havacılığın sınırlarının nasıl zorlanabileceğine bakar.
Uzun vadede hedeflerine bakıldığında, net karbondioksit emisyonunu 2050 yılına kadar 2005 yılındaki emisyon seviyesinin %50’sine kadar azaltabilmektir. Bu hedefe ulaşmak, farklı teknolojilerin gelişimini ve karma bir optimizasyonu gerektirecektir. 2050 yılına kadar bu hedefe ulaşılabilir mi bilinmez ama gelecek havacılık sektörünün sürdürülebilirliği için elimizden gelen her şeyi yapmamız gerektiğine inanıyorum.
Kaynak