Hei, me lennetään sähköllä!

11.08.2011

Teksti: Kalevi Rantanen

Sähkö on ollut liian painavaa ilmailuun muttei ole enää.

Julkaistu Tiede -lehdessä 6/2011

Kolmipaikkainen lentokone liitää saaristossa kohti punaista mökkiä. Kone toimii sähköllä ja saa voimansa auringosta ja vetypolttokennoista.

Vuosi on 2093, mutta koneen ensimmäiset versiot otetaan käyttöön jo 2020-luvulla. Näin kertoo Finnairin 85-vuotisfuturiikki, jonka kirjoitti vuonna 2008 yhtiön silloinen viestintäjohtaja Christer Haglund. Ennusteella on hyvät mahdollisuudet toteutua.

Heinäsirkka lensi kokeeksi

Sähköllä on jo lennetty. Täyssähköisen lentokoneen testimalli Cri-Cri, suomeksi heinäsirkka, nousi syyskuussa 2010 seitsemäksi minuutiksi Pariisin lähellä sijaitsevan Le Bourgetin lentokentän ylle.

Kone on muunnos ranskalaisesta taitolentokoneesta. Sen polttomoottorien tilalle asennettiin sähkömoottorit, ja runko tehtiin kevyestä komposiitista.

Valmiiksi kehitettynä kone lentää viidentoista minuutin ajan 110 kilometrin tuntinopeudella, kertoo Cri-Crin valmistaja eurooppalainen ilmailu- ja avaruustekniikkakonserni Eads.

Cri-Cri on ”vain” testilaite, mutta on hyvä muistaa, että testilaite oli myös Wright-veljesten polttomoottorikone, joka vuonna 1903 lensi noin minuutin. Jos historia toistuu, kaupalliset sähkölentokoneet alkavat yleistyä kymmenen vuoden päästä.

Kaupallinen kone Kiinasta

Toisella puolen maailmaa kiinalainen yritys Yunec on nimennyt kaksipaikkaisen E 430 -koneensa maailman ensimmäiseksi kaupalliseksi sähkölentokoneeksi. Se lentää polymeeriakuilla 1–3 tuntia, mutta muita teknisiä tietoja on saatavilla niukasti. Kaupallisista toimituksistaan yhtiö ei kerro.

Pienlentokonevalmistaja Cessna on ilmoittanut testaavansa sähkölentokonetta tämän vuoden aikana. Koneesta tulee paljon käytetyn Cessna 172 -polttomoottorikoneen sähkömuunnos. Yhtiö kehittää sähkökonetta yhdessä vihreään lentämiseen keskittyneen Bye Energyn kanssa.

Sähköä auringosta ja vedystä

Suurin pulma sähköllä lentämisessä on ollut akkujen paino. Ongelma on ratkaistavissa. Sveitsiläinen Solar Impulse aikoo lentää maailman ympäri koneella, jossa on minimimäärä akkuja ja paljon aurinkokennoja, 12 000 kappaletta. Impulse on päässyt hyvään alkuun, sillä viime vuonna se lensi jo Sveitsin yli.

Toinen tapa pienentää energiavaraston painoa on tankata vetyä ja tehdä siitä sähköä polttokennolla. Viime vuonna eurooppalaisessa hankkeessa kehitetty polttokennolentokone Rapid200FC nousi ilmaan Reggio Emiliassa Pohjois-Italiassa. Korkeapaineinen vety muutettiin polttokennossa sähköksi, joka pyöritti sähkömoottoria.
Rapid200FC lensi noin 40 minuuttia 135 kilometrin tuntinopeudella. Se löi aikaisemman ennätyksen, jonka Boeingin polttokennolentokone oli tehnyt Espanjassa vuonna 2009.

Sähkökopteri on hiljaisempi

Sähköistäminen ei rajoitu siivillä lentämiseen. Vuonna 2010 helikopterivalmistaja Sikorsky julkisti Firefly- eli tulikärpänen-hankkeen, jonka tavoitteena on kehittää sähköhelikopteri. Kokeiluversion odotettu lentoaika on viisitoista minuuttia.

Vaatimattomampi mutta nopeammin toteutettava on Eads Innovation Worksin suunnittelema hybridihelikopteri, jossa on sekä diesel- että sähkömoottori. Sen yksi etu on meluhaittojen väheneminen. Kone voi käyttää sähköä esimerkiksi laskeutuessaan sairaalan kentälle ja noustessaan sieltä.

Lunni muistuttaa lentoliskoa

Sähkökoneet kopioivat vielä perinteisiä lentokoneita, samoin kuin ensimmäiset autot jäljittelivät hevoskärryjä. Polttomoottorin tilalle on vain pantu sähkömoottori. Tulevaisuudessa sähkölentokone löytää itsensä ja hakee oman muotonsa.

Yhdysvaltain ilmailu- ja avaruushallinnon Nasan insinööri Mark Moore on ideoinut henkilökohtaisen sähkölentimen nimeltä Puffin eli lunni. Se seisoo pystyssä kuin lunni tai pingviini ja nousee ilmaan helikopterin tavoin. Vaakasuoraan lennetään makuuasennossa.

Puffinilla lentäminen muistuttaisi linnun liitoa – tai ehkä ennemminkin lentoliskon, joista isoimpien siipiväli oli yli 12 metriä eli pienkoneen luokkaa.

Tulossa Suomeenkin

Meillä sähkölentoharrastus alkaa purjekoneista. – Ensimmäinen sähkömoottorikäyttöinen on tulossa Suomeen tänä vuonna, kertoo Ilmailuliiton viestintäpäällikkö Mikko Sokero.

Kone on saksalaisen Schempp-Hirthin valmistama Arcus-E, joka nousee maasta sähkömoottorilla ja jatkaa sitten purjehtimalla. Kone on jo sarjavalmistuksessa. Suomeen sen on hankkinut yksityiskäyttöön eräs purjelennon harrastaja.
– Yleisesti sähkölentäminen kasvaa lähivuosina räjähdysmäisesti, Sokero ennakoi. – Entistä parempia akkuja tulee kuukausittain. Samaan aikaan bensiini kallistuu. Sähkömoottorin hiljaisuus on etu etenkin suurissa metropoleissa.

Kysyntää muodostuu muuallakin, sillä maaliikennettä vaikeuttavat ruuhkat ja teiden kalleus. Lentämisestä saatetaan innostua myös haja-asutusalueilla.

Palstan pitäjä Kalevi Rantanen on diplomi-insinööri, tietokirjoittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.

Todellisuus saavuttaa visiota

                         Toteutettu sähkö­kone vuonna 2010             Visio pienkoneesta vuodelle 2093

                          EADS Innovation Works                              ideoija Finnair

 Merkki                     Cri-Cri, muunnos                                       Finnair A-3
 Pituus                3,9 m                                                       7,6 m
 Siipiväli              4,9 m                                                       8,8 m
 Henkilöluku        1                                                              3
 Matkanopeus     110 km/t                                                   240 km/t
 Moottorit           4 sähkömoottoria                                       2 tunneloitua työntöpotkuria ja  

                                                                                         teleskooppilapainen helikopterin roottori
Energialähteet     4 litium-polymeeriakkua                             täyden spektrin aurinkokenno, vetypolttokenno