Viimase poolesaja aasta jooksul on lennuühendused üle maailma pidevalt paranenud. Näiteks keskmine lendude arvu kasv on Euroopas viimase 50 aastaga olnud suhteliselt stabiilselt 3,9% aastas. Odavlennufirmade võidukäik ja Aasia lennundusturu avanemine on lennunduse kasvu aga veelgi tagant tõuganud. Prognoositakse, et tänu odavlennufirmadele kasvab lennundussektor tulevikus keskmiselt 5,3% aastas.

Toodud numbrid tähendavad, et aastaks 2050 kasvab maailma lennundussektor võrreldes praegusega 7-kordseks ja lennukite poolt toodetava kasvuhoonegaasi hulk sama perioodi jooksul neljakordistub. Seda muidugi eeldusel, et lennukite juures ei tehta mingeid fundamentaalseid muudatusi. Bristoli Ülikooli poolt finantseeritav portaal The Conversation avaldas artikli, kus analüüsitakse töösolevaid ideid lennukite disaini arendamisel ja nende võimalikku mõju lennukite poolt kasvuhoonegaaside tootmisele.

Lennukid lähevad üle elektrimootoritele

Selleks, et lennukid muutuksid "rohelisemaks", on kõige kriitilisema tähtusega reisilennukite täielik üleminek elektrimootoritele. Eeldusel, et lennukeid edasi viiv energia pärineb taastuvenergia allikatest, oleks nende CO2 emissioon sel juhul null. Preagu on elektrimootorite kasutuselevõtu suurimaks tehnoloogiliseks takistuseks akude mahtuvuse probleem. Mahtuvuse mõõtühikuks on vatt-tund kilogrammi kohta – mitu vatt-tundi elektrienergiat mahub patarei iga kilogrammi sisse. Hinnanguliselt muutuks elektrilennukite transatlantilised lennud reaalseks siis, kui aku igast kilogrammist saaks kätte 400 vatt-tundi (Wh/kg) energiat, mis teeks akude ja lennuki kogukaalu suhteks 0,7-0,8. Näiteks tavalise autoaku sama näitaja 30–40 vatt-tundi energiat iga kilogrammi kohta.

Erinevad liitiumil põhinevad akud võivad energiat siiski oluliselt rohkem mahutada. Kui 1994. aastal suudeti liitiumioon akusse mahutada 113 Wh/kg energiat, 2004. aastal 202 Wh/kg ja täna umbes 300 Wh/kg, siis võib eeldada, et lähema kümnendi jooksul tulevad ka akud, mille energiamahutavus ületab 400 Wh/kg piiri.

Kui siia lisada prognoos, et liitiumioonakude hind langeb 2025. aastaks 70% võrra ja lennukikütuse hind jätkab samal ajal kasvamist, siis on lennukite üleviimisel elektritoitele majanduslikus plaanis jumet. Ära ei saa unustada ka seda, et päikesepaneelide hinnad langevad pidevalt.

VoltAir, EADS-i ainult elektrit kasutava lennuki kontseptsioon.

Kõigepealt läheme üle biokütusele

Kuid isegi kui alates homsest oleksid kõik maailmas toodetavad lennukid varustatud elektrimootoritega, nõuaks kogu fossiilseid kütuseid kasutava lennukipargi väljavahetamine 25-35 aastat, arvestades, et reisilennuki keskmine tööiga on 21 ja kaubalennukitel 33 aastat. Üleminekuperioodil aitaks emissioonide hulka vähendada biokütuste kasutuselevõtt lennukites. Sõltuvalt kütusest väheneks saaste hulk 36-85% võrra. Lennufirmad biokütuste kasutuselevõtuga siiski väga ei kiirusta, sest hinna poolest on naftast toodetav lennukikütus biokütusest seni veel odavam.

Innovatsioon kõikjal

Kuid muutused lennukite energiaallikate juures pole ainsad muutused, mis meid ees ootavad. Eeldades, et sajandi keskel on sisepõlemismootor lennukites elektrimootoritega asendatud, muutub majanduslikus ja keskkonnaaspektis mõttekaks suunata innovatsioon mujale – lennuki kere kuju muutmisele, materjaliuuringutele, elektriajamite disainile, aga ka lennujuhtimise süstemide parandamisele.

Arvutusvõimsuse ja mikrokiipide hinna pidev langus võimaldab tuleviku lennukitesse luua digitaalse "närvisüsteemi", mille üle lennuki kere paigaldatud retseptorid mõõdavad lennukile mõjuvaid jõude, temperatuure ja õhuvoolusid. Kombineerides riist- ja tarkvara, on võimalik lennukite energiasäästlikkust oluliselt kasvatada. Muuhulgas töötatakse isegi võimaluse kallal, et tarkvara oleks võimeline õhus muutma lennuki kuju vastavalt hetke vajadusele.

Lennukite tiivad on tänaseks oma aerodünaamilise efektiivsuse maksimumi lähedal, kuid sellest hoolimata jääb see kaugele lindude lendamise efektiivsusest. Lennuki kuju on oma põhiolemuses juba sajand vana ja on loodud sel ajal kehtinud tehnoloogilisi piiranguid arvestades. Kuid aeg on edasi läinud ja tehnoloogia areng on teinud suure hüppe. Täna on küsimus selles, kuidas tehnoloogia abil üle võtta looduse poolt evolutsiooni vältel arendatud lahendusi. See tähendab näiteks seda, et lennuki tiivad ei pea olema tingimata harjumuspäraselt jäigad, vaid võivad lennu ajal oma kuju muuta vastavalt vajadusele.

Aina sarnasem lindudele. Foto: NASA.

Lõpetuseks mõned visandid tulevikulennukitest, mis erinevatel firmadel praegu töös on.