还盯着电动汽车? 西门子研发电动飞机已6年

当传统汽车厂商加码电动汽车,特斯拉发布电动卡车时,德国工业企业西门子(Siemens)研发电动飞机已有6年左右时长。对电动飞机的研发是西门子针对单个部门最大的投资。

IDTechEx研究院今年3月发布的一份报告认为,到2027年,有人驾驶电动飞机行业将达到60亿美元的市场规模。再加上占全部成本三分之一的燃油未来可能成本翻番,以及航空领域碳减排需求,各家航空制造商纷纷行动起来。

今年4月,波音收购电动飞机初创公司Zunum Aero,想让人们2020年坐上混合电力驱动的飞机。空客上月宣布其电动飞机 CityAirbus 明年首飞,时速可达120公里/小时。

不过,西门子主要围绕电子技术,开发发动机、逆变器、整流器和发电机等部件,在改进电机功率密度(功率重量比例)方面做了很多研究。西门子股份公司电动飞机副总裁Olaf Otto近期接受媒体群访时表示,西门子正在做260KW功率电机的研发,同时也与空客合作共同研究兆瓦级功率的应用。

记者了解到,西门子和空客去年同意组建200名工程师团队进行航空电气化联合项目的研发,目的是在2020年前论证各种混合动力/电动推进系统的技术可行性,从100KW到10MW不等,比如用于短途区域旅行的100座以下小型客机,经典中短距离旅程中的直升机或无人机。空客CEO恩德斯(Tom Enders)曾表示,相信2030年前,100座以下的客机能够由混合动力推进系统推动。

去年3月,由西门子研发的一架电力驱动的飞机Extra 330LE成功进行了首飞,3公里内达到了337.5公里/小时的最高速度,还创下260KW的连续输出功率纪录。

“西门子的技术帮助飞机制造商制造纯电动飞机或者混动飞机。不过,我们的技术并不是仅仅为它们量身定做,而是可以应用在一定型号的飞机上,适用于一定的功率区间内。”Otto说。

Otto表示,从对电机的功率需求角度来看,航空市场需求的特定功率集中在50-60KW,90KW和110KW等区间。人们需要不同功率的电机来驱动他们的飞机,而西门子针对各种不同需求都能相应提供解决方案。

据Otto介绍,电动飞机目前分三类,用电池供电的纯电动飞机,串联混合动力和并联混合动力。串联混动指除了电池以外还有其他能源供电,并联混动则指电机和内燃机同时提供动力。

“针对这三种构造,西门子都有开展项目。针对大型飞机(商用),并联混动在今天是最可行也最有益的方式。”Otto说。

如今单座和双座电动飞机正不断改进中,Otto认为,技术将普及到4座飞机、CS23特级飞机,再到商用飞机,这会是比较长的一段时长。目前,电动飞机面临着电池续航里程、续航能力、电池寿命、电池成本,还有包括电气化机器的动力等一系列挑战。

而成本方面,“以2座飞机为例,现在每小时的飞行成本是120到180美元左右,电动飞机可以让成本降到每小时100美元以下。”Otto说。

据国际城市联合组织C40城市集团调查,交通运输约占世界能源使用量的27%,年碳排放量超过3亿吨。而交通需求还会随着世界人口的增长而增长,全球汽车数量到2050年可能增至24亿辆。只有零排放交通工具越来越多,《巴黎协定》的减排目标才能实现。

电动汽车正在全球范围内快速增长,轮船领域也出现了全电动渡轮等产品,而电动飞机在Otto看来“在我们能经历的未来就会实现”。

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