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        我們離“開飛機(jī)上班”有多遠(yuǎn)

        2020-06-09 12:20:12張?zhí)锟?/span>
        旗幟文摘 2020年5期
        關(guān)鍵詞:海貍續(xù)航鋰電池

        張?zhí)锟?/p>

        如果你生活在大都市,當(dāng)面對(duì)立交橋上一動(dòng)不動(dòng)的“車龍”時(shí),也許,有個(gè)瞬間你會(huì)腦洞大開:要是能開著飛機(jī)上班就好了!

        這并非戲謔,很有可能是未來的一種真實(shí)場(chǎng)景。1997年上映的法國科幻電影《第五元素》就描繪了未來的空中立體交通,公共汽車、出租車、私家車在空中飛來飛去??梢?,20多年前,人們就幻想過讓飛行器進(jìn)入尋常生活。

        去年12月11日,英國廣播公司(BBC)報(bào)道稱,世界上第一架全電動(dòng)商用飛機(jī)已完成首次試飛,從加拿大的溫哥華起飛,飛行時(shí)長約15分鐘。這架飛機(jī)改裝自一架水上飛機(jī),名為“海貍”,可以乘坐6人,由加拿大港灣航空公司創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官格雷格·麥克杜格爾駕駛。在加拿大試飛的“海貍”并非世界首架試飛成功的電動(dòng)飛機(jī),中國在去年10月28日也試飛了自主研制的四座電動(dòng)飛機(jī)RX4E,是在遼寧沈陽財(cái)湖機(jī)場(chǎng)首飛成功的。這架飛機(jī)由遼寧通用航空研究院研制,起飛重量達(dá)1200千克,續(xù)航時(shí)間1.5小時(shí),航程300千米。

        這兩次成功試飛標(biāo)志著人類已經(jīng)跨入電動(dòng)飛機(jī)時(shí)代。今后人們的出行可能會(huì)更多地依賴飛機(jī),甚至飛機(jī)會(huì)變得像今天的小汽車一樣普遍。更重要的是,電動(dòng)飛機(jī)預(yù)告了一個(gè)可持續(xù)發(fā)展的時(shí)代的來臨,并會(huì)從通勤上給予人們更多的幸福感。

        2019年6月,極光大數(shù)據(jù)以國內(nèi)GDP排名前10的城市作為研究對(duì)象,發(fā)布《2018年中國城市通勤研究報(bào)告》。報(bào)告顯示,排名第一的北京,平均通勤路程13.2千米。每天有610萬人乘公共交通工具出行,其中,超過 20%的人要在地上地下?lián)Q乘,有50萬人每天平均乘車時(shí)間超過3小時(shí)。同樣根據(jù)這份報(bào)告,北京、上海、廣州、深圳這四座城市,每天通勤的擁堵時(shí)長占通勤總時(shí)長的比例分別為51%、46%、48%和44%,這意味著擁堵奪去人們上班路上一半的時(shí)間,也偷去了大多數(shù)年輕人的青春。如果以全年232個(gè)工作日計(jì)算,在北京,每人每年在通勤路上光是擁堵就耗費(fèi)174個(gè)小時(shí)。

        時(shí)間就是效率,時(shí)間也是金錢,時(shí)間更是幸福。僅以幸福而言,無論是上班、社會(huì)交往,還是生活購物,通勤時(shí)間越短,人們就越幸福,反之則焦慮和痛苦。2019年2月,《中國青年報(bào)》社會(huì)調(diào)查中心聯(lián)合問卷網(wǎng),對(duì)1966名在大城市工作的青年進(jìn)行的一項(xiàng)調(diào)查顯示,85.3%的受訪青年稱,通勤不便降低了自己的幸福感。受訪者在生活中最常遇到的通勤問題是:交通擁堵(66.9%)、耗時(shí)長(61.5%)和距離遠(yuǎn)(50.5%)。

        在路面通勤變得更困難,交通更擁堵的情況下,立體交通就具有更大的優(yōu)勢(shì),小型電動(dòng)飛機(jī)也將成為人們的通勤選擇。正如麥克杜格爾所稱,更便宜的電力短途航班可以改變?nèi)藗兊某鲂蟹绞胶凸ぷ鞯攸c(diǎn)。如果人們?cè)敢忾_一小時(shí)車去上班,為什么不坐15分鐘的飛機(jī)去呢?

        電動(dòng)飛機(jī)的優(yōu)勢(shì)也不只是在空中飛得快,它的另一個(gè)巨大的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)能和環(huán)保。這是確保人類社會(huì)向著可持續(xù)方向發(fā)展的一條正確之路,也是必由之路?,F(xiàn)代的化石燃料飛機(jī)對(duì)全球溫室氣體排放和全球變暖負(fù)有重要責(zé)任,很多環(huán)保人士在通勤時(shí)選擇不乘坐飛機(jī)。

        歐盟委員會(huì)的研究顯示,全球航空運(yùn)輸所產(chǎn)生的碳排放大約占到了人類活動(dòng)所排放的二氧化碳總量的2.8%~3%,而且,鑒于民航業(yè)成為全球增長最快的碳排放源之一,國際民用航空組織(ICAO)一直在鼓勵(lì)人們更多地使用高效的生物燃料發(fā)動(dòng)機(jī)和更輕的飛機(jī)材料,并優(yōu)化航線。電動(dòng)飛機(jī)就是在這種情況下應(yīng)運(yùn)而生的?,F(xiàn)在看來,加拿大的“海貍”電動(dòng)飛機(jī)既可以不燒燃油以減少溫室氣體排放,又可以在維護(hù)成本上節(jié)省數(shù)百萬美元,因?yàn)殡妱?dòng)馬達(dá)的維護(hù)成本比燃油發(fā)動(dòng)機(jī)要少很多。

        不過,電動(dòng)飛機(jī)現(xiàn)在最大的短板是,續(xù)航時(shí)間和飛行距離短。加拿大的“海貍”電動(dòng)飛機(jī)加裝了一臺(tái)由美國MagniX公司研發(fā)的750馬力的電力推進(jìn)系統(tǒng),該系統(tǒng)使用被用于國際空間站的鋰電池,可讓飛機(jī)持續(xù)飛行約160千米。中國的RX4E飛機(jī)續(xù)航時(shí)間1.5小時(shí),航程300千米,優(yōu)勢(shì)更加明顯。但是,無論是160千米還是300千米,對(duì)于從一個(gè)城市到另一個(gè)城市或在一個(gè)大城市內(nèi)作為通勤工具,已經(jīng)綽綽有余。即便“海貍”電動(dòng)飛機(jī)依靠鋰電池只能飛行160千米,對(duì)于大多數(shù)加拿大港灣航空公司的短途航班來說已經(jīng)足夠,未來如果用于北京、上海、深圳等城市,當(dāng)然也不成問題。

        鋰離子電池被視為今天的“電動(dòng)能源之最”,但是該電池的發(fā)展也出現(xiàn)了瓶頸,現(xiàn)有體系的鋰離子電池能量密度已經(jīng)從每年7%的增長速率下降到2%,并正在逐漸逼近極限。其中一個(gè)重要的原因是,鋰電池會(huì)產(chǎn)生重大安全問題—枝晶。鋰離子電池放電時(shí)鋰會(huì)被氧化成離子進(jìn)入電解質(zhì)最終抵達(dá)正極;重新充電時(shí),這些鋰離子會(huì)再沉積到鋰金屬負(fù)極的表面。這種沉積往往不均勻,隨著鋰電池的頻繁使用,鋰金屬表面會(huì)長出針狀或樹枝狀的鋰枝晶。枝晶生長得過長就會(huì)折斷,不再參與反應(yīng),給電池體系帶來不可逆的容量損失。更危險(xiǎn)的是,長大的枝晶會(huì)刺破電池正負(fù)極之間的隔膜,造成短路,可能造成電池過熱自燃或爆炸。

        因此,現(xiàn)在除了要對(duì)鋰離子電池研究有所突破以實(shí)現(xiàn)能量密度更高、更安全、充電更快外,還可以研發(fā)超越鋰離子電池的新動(dòng)力電池,如鋰硫電池、鋰空氣電池、鈉離子電池等,從而滿足電動(dòng)飛機(jī)的需求,也滿足電動(dòng)汽車、火車和輪船對(duì)于電池動(dòng)力的新需求,由此就有可能讓電動(dòng)飛機(jī)飛得更遠(yuǎn),續(xù)航能力更強(qiáng)。

        未來,如果鋰離子電池的性能有了大幅提升,或研發(fā)出動(dòng)力更強(qiáng)大的動(dòng)力電池后,電動(dòng)飛機(jī)續(xù)航時(shí)間和飛行距離短的問題便會(huì)迎刃而解,能夠飛行500~1000千米、搭載5~10人的小飛機(jī)就會(huì)成為城市內(nèi)、城際之間的新型運(yùn)輸工具。這些電動(dòng)飛機(jī)相較于大型的、可飛行數(shù)千千米的民航飛機(jī)有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。由于成本低、環(huán)保,而且能滿足一般人的通勤需求,其機(jī)票的價(jià)格會(huì)大大低于大型燃油飛機(jī),而且小型電動(dòng)飛機(jī)的航線會(huì)越來越多,也會(huì)更靈活,甚至可以按需飛行,就像私家車一樣。

        國際上一些大公司已經(jīng)在對(duì)電動(dòng)飛機(jī)的運(yùn)營進(jìn)行布局,現(xiàn)在已經(jīng)開始籌劃空中租車服務(wù)的公司超過20家,包括波音和空中客車等傳統(tǒng)飛機(jī)制造商,西門子、Lilium等電子巨頭以及共享出行巨頭優(yōu)步(Uber)。特斯拉創(chuàng)始人埃隆·馬斯克此前也曾發(fā)推特表示,特斯拉有望在5年內(nèi)推出電動(dòng)飛機(jī),理由是,雖然目前在能量密度方面,航空燃油勝過鋰電池,但電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的重量要輕得多,而且將儲(chǔ)存的能量轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的效果比燃油內(nèi)燃機(jī)好得多,當(dāng)然也更環(huán)保,成本更低。

        未來已來。當(dāng)更節(jié)能、更靈活方便的電動(dòng)飛機(jī)成為像私家車一樣的通勤工具時(shí),所有人的生活也將升級(jí)換代。

        (本文選自:百科知識(shí) 2020年05期)

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