Sähköllä voi olla merkittävä rooli lentoliikenteessä, mutta suoraan lentokoneiden voimanlähteeksi siitä ei ole, sanoo VTT:n tutkija.

Aurinkovoimalla toimiva lentokone on lentänyt ensimmäistä kertaa maapallon ympäri. Sveitsiläisten Bertrand Piccardin sekä André Borschbergin rakennuttama ja lentämä Solar Impulse 2 –kone laskeutui onnistuneesti Abu Dhabiin tiistaina 26. heinäkuuta.

Aurinkokennoilla kulkevan lentokoneen kyytiin haluavan ei silti kannata vielä innostua. Solar Impulsen matka kesti reilusti yli vuoden ja oli täynnä teknisiä ongelmia.

”Kuten koneen rakennuttajat itsekin totesivat, Solar Impulse on ensi sijassa uusiutuvan energian mainostemppu ja tietyssä mielessä vain Pelle Peloton –henkinen projekti, jolla ei edes yritetä haastaa nykyisiä lentokoneita”, sanoo johtava tutkija Pasi Vainikka tekniikan tutkimuskeskus VTT:ltä.

Vertailussa moderniin, fossiilista polttoainetta käyttävään lentokoneeseen Solar Impulse kalpeneekin lähes jokaisella mittarilla.

Ulkomitoiltaan heinäsirkkamainen Solar Impulse on massiivinen. Sen siipien kärkiväli on 72 metriä, mikä on pidempi kuin Jumbo jetinä tunnetulla Boeing 747-matkustajakoneella.

Solar Impulse kuitenkin painaa vain kaksi tonnia, eli suuren henkilöauton verran. Koneen sähkömoottoreilla saavutettava huippunopeus on vaivaiset 140 kilometriä tunnissa. Lentäjänsä lisäksi Solar Impulse ei juuri muuta kuormaa kanna.

Koneen meno muistuttaa jonkinlaista sähköavustettua purjelentoa.

Modernin matkustajakoneen moottorit tuottavat noin 4000 kertaa Solar Impulsen tehomäärän. Esimerkiksi Boeing 747:n huippunopeus on yli 1100 kilometriä tunnissa ja sen mukana kulkee yli 400 matkustajaa sekä rahtia.

Tällainen vertailu on tietysti epäreilu. Solar Impulse on uuden teknologian prototyyppi, modernit matkustajakoneet puolestaan kymmenien vuosien kehityksen tuotteita.

Kannttaa muistaa, ettei myöskään ensimmäisen maailmanympärilennon vuonna 1924 tehnyt polttomoottorikäyttöinen lentokone nykymittarilla ominaisuuksilla ylpeillyt. Noin 4000 kiloa painanut Douglas World Cruiser kuljetti lentäjänsä maapallon ympäri 175 päivässä noin 160 tuntikilometrin huippunopeudella.

Aurinkoenergian ja sähkön käyttömahdollisuuksia lentoliikenteessä rajoittaa kuitenkin perusfysiikka, ennen kaikkea sähkömoottoreiden vaatimien akkujen paino.

”Kilo lentokerosiinia sisältää 100 – 150-kertaisen määrän energiaa verrattuna samanpainoiseen tällä hetkellä markkinoilla olevaan akkuun”, Vainikka selventää.

Tämä tarkoittaa sitä, että mikäli sähkömoottorilentokoneeseen haluttaisiin Jumbo jetin teho, laitteen paino nousisi 100 -150-kertaiseksi. Ilmailussa, jossa paino on muutenkin kaikki kaikessa, yhtälö on yksinkertaisesti mahdoton toteuttaa.

Sähkömoottoreiden läpimurto lentoliikenteessä jää siis toistaiseksi odottamaan suurta läpimurtoa akkutekniikan kehityksessä. Jotain kuitenkin on pakko keksiä, sillä ilmailun tuottamia hiilidioksidipäästöjä ei voida ohittaa.

Vainikan mukaan noin kuusi prosenttia maailman öljynkulutuksesta menee tällä hetkellä lentoliikenteeseen. Suomessa yksin Finnairin käyttämä polttoainemäärä vastaa yli viidennestä koko tieliikenteen kulutuksesta.

Arvioiden mukaan erityisesti Kiinan ja Intian elintason nousu voi johtaa lentoliikenteen käyttämän energiamäärän tuplaantumiseen vuoteen 2040 mennessä.

Onko yhtälö ratkaistavissa, vai onko lentoliikennettä rajoitettava ilmastonmuutoksen torjumiseksi?

Vainikka kertoo olevansa teknologiaoptimisti. Hän johtaa työkseen Neo Carbon Energy –projektia, jossa suunnitellaan täysin uusiutuviin energianlähteisiin perustuvaa energiajärjestelmää.

Liikkuminen on Vainikan mukaan asia, josta ihminen ei hevillä luovu, joten ratkaisun on löydyttävä muuta kautta.

”Sähköllä voi olla ratkaiseva rooli lentoliikenteessä, mutta ei suoraan lentokoneiden voimanlähteenä. Meidän ajatuksemme on, että päästöttömästi tuotetulla sähköllä valmistettaisiin hiilidioksidista kemiallista polttoainetta.”

Vainikan ehdottaman menetelmän etuna on se, että uusiutuva polttoaine voitaisiin ottaa käyttöön jo nykyisellä laitteistolla, eikä lentokonetta tarvitsisi keksiä uudelleen.

Lisäksi liikennettä kannattaa ajatella suurempana kokonaisuutena. Lentoliikenteessä perinteisistä polttoaineista eroon pääseminen on vaikeaa, mutta riittäviä muutoksia voidaan saada aikaan muualla, esimerkiksi maantieliikenteessä.

”Sähköauton hyötysuhde on nelinkertainen verrattuna polttomoottoriautoon. Jos maantieliikenne saataisiin kokonaan sähköistettyä, nykyisillä liikennemäärillä energiantarve putoaisi neljäsosaan”, Vainikka sanoo.

Jos liikenteen tarvitsema sähkö vielä tuotetaan päästöttömästi joko ydinvoimalla tai uusiutuvilla energianlähteillä, hyötyjä saadaan tätätkin enemmän.

Ja vaikka aurinkopaneeleita ei lentokoneisiin kannattaisikaan asentaa, maantieliikenteessä niistäkin voi olla hyötyä.

”Keskimäärin henkilöautolla ajetaan varsin pieni aika vuorokaudesta. Lisäksi varsinkin kaupunkinopeuksissa vaadittavat energiamäärät ovat maltillisia, joten aurinkopaneeleista voisi olla hyötyä”, toteaa Vainikka.

Myös tulevaisuudessa perheen etelänlomalle kuljettanee siis kemiallista polttoainetta käyttävä lentokone. Sen sijaan työpaikoille saatetaan jo hyvinkin pian liikkua aurinkosähköllä ladatulla itseään ohjaavalla robottiautolla.