Elektryczne taksówki powietrzne, czyli statki eVTOL, mogą w zimie przelecieć nawet o 22% krócej niż wiosną. Do takiego wniosku doszli japońscy naukowcy, którzy w symulacjach uwzględnili nie tylko zużycie energii na napęd, lecz także na ogrzewanie i chłodzenie.
Czym są eVTOL-e
Skrót eVTOL oznacza elektryczny statek powietrzny o pionowym starcie i lądowaniu. Takie maszyny, nazywane czasem latającymi samochodami, nie potrzebują pasa startowego. Mogłyby więc służyć do dojazdów na lotniska, w transporcie medycznym w nagłych wypadkach albo w turystyce. Napęd zapewniają akumulatory, które trzeba zasilać energią także podczas startu i lądowania.
Co pokazały symulacje
Badanie poprowadził prof. Daisuke Sasaki z Wydziału Inżynierii Uniwersytetu Metropolitalnego w Osace. Zespół zbudował model w środowisku MATLAB/Simulink i sprawdził, jak reprezentatywny eVTOL radzi sobie w różnych porach roku. Wyniki opublikowano w czasopiśmie „Applied Thermal Engineering”.
- Lato: zarządzanie temperaturą pochłaniało około 16% pojemności akumulatora, głównie na chłodzenie kabiny i odprowadzanie ciepła.
- Zima: zasięg był nawet o 22% mniejszy niż wiosną. Wpływ miało większe zapotrzebowanie na ogrzewanie, a także zmiany gęstości powietrza, które zwiększają moc potrzebną do napędu.
- Wiosna: okazała się porą roku z najdłuższym efektywnym zasięgiem.
Co ważne, symulowano ten sam samolot i tę samą misję. Różnice wynikały więc wyłącznie z warunków atmosferycznych.
Wnioski dla projektantów
Autorzy podkreślają, że układ zarządzania ciepłem trzeba uwzględniać już na etapie projektowania. Napęd, akumulator i kabina korzystają z tego samego, ograniczonego zasobu energii, więc ich potrzeby ze sobą konkurują.
Pierwsza autorka badania, Haruka Nakayama, ujęła to tak: „Nasze badania pokazują, że obciążenia cieplne trzeba włączać do prognoz energii na poziomie całej misji, by uwzględnić zmienność sezonową”.
W przyszłości planowanie lotów eVTOL-i może więc obejmować nie tylko dystans, lecz także to, ile energii pochłoną ogrzewanie i chłodzenie. Według badaczy pomogą w tym planowanie lotów uwzględniające warunki cieplne, odpowiednie projekty systemów i strategie zarządzania energią.
Co to oznacza w praktyce
Deklarowany przez producentów zasięg takich maszyn zwykle dotyczy warunków idealnych. Wynik z Osaki sugeruje, że w rzeczywistości będzie się on zmieniał z porą roku. Podobnie jest z samochodami elektrycznymi, których zasięg zimą także spada. W Polsce, gdzie zimy bywają mroźne, a lata coraz gorętsze, taki efekt miałby realne znaczenie dla opłacalności i niezawodności przewozów.
Na razie to wyniki symulacji komputerowej, a nie testów prawdziwych maszyn w locie. Taksówki powietrzne nie są też jeszcze w Polsce powszechnie dostępne, więc na praktyczne konsekwencje przyjdzie poczekać. Dla projektantów i przyszłych operatorów, także w Unii Europejskiej, jest to jednak sygnał, że plany tras i harmonogramy trzeba będzie dopasowywać do pogody.
Źródło: Tech Xplore – „Winter could cut electric air taxi range by up to 22%, simulations suggest”
