Elflyg och stora språng
Elflyg är framtiden, åtminstone om man får tro SVT och Vetenskapens värld. Om det går att flyga ett litet elflygplan en halvtimme går det naturligtvis också att flyga ett stort elflygplan i tio timmar. Över huvud taget finns det inga begränsningar så länge man verkligen vill att något skall vara sant. Det hela påminner på ett obehagligt sätt om hopplösa klimatåtgärder och Mao Zedongs ”stora språng”.
30 gånger tyngre
Härom veckan tittade jag på programmet ”Framtidens elflygplan” i SVT. Som i så många vetenskapsprogram blandades det möjliga med det omöjliga och obestridliga fakta presenterades för att i nästa minut avfärdas som ointressanta.
Efter de vanliga tiraderna om flygets klimatpåverkan kom ett mycket kort inslag om elflygets huvudproblem –batteriernas vikt. Också med dagens bästa batteriteknik ”väger” en kWh 30 gånger mer med batterier än om man använder vanlig flygfotogen. Ett vanligt passagerarflygplan som i jetutförande tankas med 18 ton bränsle behöver i elutförande ha 500 ton batterier.
Normalt sett borde kanske programmet ha slutat här. Vem som helst med tillgång till papper och penna måste ju inse att de här begränsningarna gör att elflyg är en omöjlighet med dagens batteriteknik. Åtminstone är det en omöjlighet för den typ av flyg som vi är vana vid och den typ av flyg som faktiskt behövs.
Och på sätt och vis framgick det här också. I de projekt som faktiskt visades handlade allt om mycket korta flygavstånd och vertikal start och landning från relativt tätbebyggda områden. Med andra ord tillämpningar som är skojiga och intressanta men som ärligt talat inte är särskilt viktiga. Det finns ju andra sätt att förflytta sig några få mil.
Extrapolera
Men här kommer medias fantastiska styrka när det gäller att skapa sanningar. Trots att man i ena ögonblicket bevisat att något är omöjligt kan man i nästa ögonblick hävda motsatsen. De projekt som visar att man korta stunder kan flyga med el blir plötsligt bevis på att samma sak gäller långa sträckor och stora plan.
Slutsatsen blir alltså att elflyg är framtiden. Detta utan några som helst brasklappar som till exempel behovet av helt nya och trettio gånger lättare batterier. Eftersom det går att tillverka små elflygplan med löjligt kort räckvidd går det med TV-logik också att utveckla stora elflygplan med lång räckvidd.
Klimatet stänger hjärnan
Det här sättet att bortse från absoluta begränsningar ser vi överallt så fort det handlar om klimatfrågor. Människor som rimligen borde veta bättre kan till exempel påstå att storskalig batterilagring är fullständigt vettigt också med dagens teknik. De mest pinsamma dumheter kan lanseras som vetenskapliga sanningar och beräkningar som en lågstadieelev kan genomskåda presenteras som raketforskning.
Verkligheten ser som vanligt annorlunda ut och den blir extra verklig när vi försöker lämna jordytan. Där finns extremt uppenbara fysiska begränsningar som inte går att komma runt hur mycket man än önskar det. Den som vill tillverka en raket för att ta en grupp människor till månen tvingas förhålla sig jordens dragningskraft och samma sak gäller den som vill tillverka ett flygplan som faktiskt skall transportera nyttig last en längre sträcka.
Bättre vingar?
I TV-programmet använde man mycket tid åt problemet med flygplansvingar. Alla som är roade av flygplanskonstruktion vet att man kan skapa effektivare vingar genom att göra dem smalare och längre. Moderna segelflygplan är paradexemplet på det här.
Det andra uppenbara problemet är att start- och landningshastigheten inte bör vara alltför hög. För flygplan som alltid flyger på relativt låg höjd (privatplan och tidigare generationers passagerarplan) innebär det att vingarna får ”onödigt” hög bärighet vid marschfart. Alternativet är att hålla ner flyghastigheten – något som naturligtvis förlänger flygtiden.
I TV-programmet ägnades därför mycket tid åt olika typer av aktiva vingar. Genom att skapa ett konstgjort luftflöde över vingarna vid start och landning går det att öka lyftförmågan och på det sättet göra det möjligt att använda mindre och effektivare vingar.
Hög höjd
Det här låter ju fantastiskt, men tyvärr löser man på det här sättet ett problem som inte längre existerar. Eller rättare sagt – man löser ett problem som bara finns för de typer av flygplan som inte längre är särskilt intressanta.
I stort sett alla passagerar- och godsflygplan använder ju flyghöjden för att lösa problemet med onödigt stora vingar. Vingarna är stora nog för att (med klaffar) klara start och landning vid det lufttryck som råder på marknivå. Minimihastigheten ökar sedan i takt med att planet stiger till högre höjd. På marschhöjd – sådär 10 000 -12 000 m upp – är lufttrycket mindre än en fjärdedel jämfört med marknivå och minimihastigheten ökar på motsvarande sätt. Vingarna är hela tiden ”lagom” stora för kombinationen marschhastighet/höjd.
Samtidigt innebär det minskade lufttrycket att luftmotståndet minskar kraftigt. Det är orsaken till att dagens snabba passagerarplan ändå har en så relativt låg energiförbrukning.
Det fungerar inte
Aktiva vingar kan kanske vara kul för vertikalstartande flygande taxibilar men ger knappast några fördelar för den typ av flyg som faktiskt är viktig. Kan då verkligen elflygplan konkurrera ut dagens flyg?
Det uppenbara svaret är nej. Så länge batterierna väger så mycket i förhållande till energimängden är det helt enkelt omöjligt. Dagens passagerarflygplan är redan hårt optimerade för minimal energiförbrukning och det finns inga snabba genvägar för att på ett magiskt sätt göra dem 30 gånger effektivare.
Däremot kommer vi säkert att få se små elektriska flygplan med mycket kort räckvidd och ytterst få passagerare. Kanske vi till och med får se ett antal varianter av de flygande bilar som flygplanskonstruktörer försökt skapa sedan fyrtiotalet. Det här kan användas som bevis för att elflyget faktiskt fungerar.
Men i verkligheten är behovet av den här typen av extrema kortdistansflygplan väldigt litet. Nästan alla de här transportsituationerna går att lösa billigare och effektivare med markbundna lösningar. Resan från villan till flygplatsen görs enklast med bil eller tunnelbana och samma sak gäller resan till jobbet. ”The flying car” har varit framtidens teknologi i åttio år och kommer med stor säkerhet att fortsätta att vara det under överskådlig framtid.
Flygets huvuduppgift lär också i fortsättningen handla om masstransportering av människor och gods över långa avstånd . Där har elflyget inte den minsta möjlighet att konkurrera med dagens batteriteknik. Tråkigt men sant.
En kuriositet
Sveriges Radio vill förstås också hänga med i elektrifieringen. I ett radioprogram härom dagen gick man till och med så långt som att försöka skriva om historien med hjälp av något som ganska mycket lät som en patetisk konspirationsteori.
Det handlade förstås om kampen mellan elbilen och den ”konventionella bilen”. En snabb historisk spaning visade att elbilarna var relativt vanliga i bilens barndom i slutet av 1800-talet. Därefter tog förbränningsmotorn över. Programledarens slutsats blev att förbränningsmotorn kunde ha reducerats till en kuriositet om bara Henry Ford hade satsat på elbilar. Därifrån var det inte långt till slutsatsen att Fords val av förbränningsmotor måste ha orsakats av oljeföretagens konspirationer.
Och visst kunde man med en elbil köra flera mil i 40 km/h i 1900-talets absoluta barndom. Bilar med bensinmotor var inte så ruggigt mycket bättre de allra första åren.
Men om skillnaden i energiinnehåll mellan litiumjonbatterier och bensin är jättestor är skillnaden mellan blybatterier och bensin gigantisk. Med en förbrukning på 2 kWh per mil landar vi på ungefär 50 kg batteri per mil. Ett halvt ton batterier för att komma 10 mil är inte rimligt. Blybatterier klarar dessutom bara ca 500 laddningar så det blir inte så ruskigt många mil innan det är dags för batteribyte.
Redan vid tiden för T-forden var elbilen därför en kuriositet. Det skulle krävas bra mycket bättre batterier för att göra den ens tillnärmelsevis användbar. I verkligheten tog det hundra år att komma dithän.
Stora språng
Henry Ford accepterade de begränsningar som verkligheten ställde upp. Det gjorde också flygets pionjärer och alla de andra innovatörer som förde utvecklingen framåt. I valet mellan något som fungerar och något som inte fungerar valde man självklart det som fungerar.
Historien har också exempel på människor som vägrar att acceptera verklighetens begränsningar. Vi har till exempel Mao Zedong som med sitt jätteprojekt ”Det stora språnget” ville visa att ideologi och renlärighet trumfar verkligheten. Man brukar räkna med att det projektet kostade 30 miljoner människoliv.
Idag ser vi gott om ”stora språng” inom klimatpolitiken. Ett paradexempel är väl energikrisen i Europa där man har lyckats skapa en kris redan innan den tänkta stora elektrifieringen har kommit igång. Risken är överhängande att systemet helt bryter samman om man faktiskt genomför de elkrävande projekt man har utlovat.
Till och med i Sverige – som länge hade världens bästa, stabilaste och renaste elproduktion – har politikerna lyckats skapa energikris. Det hela började några år efter millennieskiftet med en disruptiv och helt onödig satsning på vindkraft. I takt med att vindkraften förstörde prisbilden på elmarknaden började elproducenterna titta på politiskt gångbara möjligheter att minska elproduktionen för att få upp elpriserna. Det blev den stabila kärnkraften som fick stryka på foten. Idag – lite drygt 15 år senare – har Sverige ”kontinentala” priser och en elmarknad där till och med ganska små köldknäppar eller torrperioder skapar elkris. Detta trots att elförbrukningen ännu inte börjat stiga.
Och ändå tror fortfarande de svenska politikerna på ett kommande svenskt ”stort språng” med etablering av våldsamt energikrävande industri och fördubblad elkonsumtion. Det hela skall lösas med mycket mer av det som redan misslyckats både i Sverige och utomlands.
Internationellt sett får man kanske utnämna de tänkta jättesatsningarna på vätgas som nästa stora språng. Inte mycket tyder på att den satsningen skall ”gå hem”. Men då är det bara att hoppa till nästa ännu större språng.
Det viktigaste är att det låter bra.
Filed under: Göte Fagerfjäll
Ett kg flygfotogen innehåller lite drygt 12 KWh kemisk energi. Ett kg Teslabatteri kan lagra drygt 0.2 kg elenergi. Det går nog att öka men fysiken sätter sina gränser.
Sedan har inte moderna jetmotorer med hög bypass så dålig verkningsgrad. Jag har hört siffran drygt 30%.
Ett långdistansplan tankar 100 ton flygfotogen inför en riktig långflygning. Var snäll och räkna med 100% verkningshrad för elflyget och tillämpa grundskolematematiken och se var du hamnar.
Detta kan inte sluta väl med alla naturvetenskapligt och tekniskt måttligt bevandrade politiker och journalister som skall omskapa naturlagarna.
”0.2 kg elenergi” i föregående inlägg skulle naturligtvis vara ”0.2 KWh elenergi”.
Jag har länge betraktat EUs totala omstöpning av energiförsörjningen som EUs svar på det kinesiska stora språnget. Hoppas verkligen att utfallet blir betydligt bättre men jag är inte helt övertygad.
Det skulle självklart vara: ”Ett kg Teslabatteri kan lagra drygt 0.2 KWh elenergi.”
Hej Eskil
Den här gången brydde jag mig inte om att göra egna beräkningar utan använde ”rakt av” siffrorna från TV-programmet. 30 gångers skillnad kändes tillräckligt katastrofalt.
Men visst har du rätt i dina beräkningar även om elflyget inte når 100 procents verkningsgrad. 80 procent är nog rimligare. Dessutom måste man räkna med det faktum att bränslelasten minskar under flygningen.
Så 60 gånger skillnad i energiinnehåll och kompensation för verkningsgrad ger en skillnad på drygt 22 gånger. Till det kommer kompensationen för att batteriet väger lika mycket vid start som landning. Vi slutar nog på en skillnad någonstans runt 35 gånger.
Så det blir inga långflygningar med elflygplan. Knappast ens några kortflygningar.
Däremot kan man mycket väl tänka sig långflygningar med eldrivna Zeppelinare (med solceller). Det skulle kunna bli vansinnigt skojiga turistresor för folk med feta plånböcker.
/göte
Det som behövs för flyget har vi sett i så gott som samtliga Science fiction-böcker och filmer som finns.
Antigravitation!
Det tycks vara en manick som så gott som energilöst tar bort eller reverserar tyngdkraften. Väldigt effektivt med bara en hake. Det är Science fiction. Idag vet fysiker nästan ingenting om hur tyngdkraften fungerar och absolut inte om eller hur det skulle vara möjligt att kontrollera eller ta bort den.
Vi får nog se till att hålla oss tillverkligheten även inom flyget.
Hej Göte,
Vad faan ska man göra ? Jag sa för några månader sedan i ett kommentarsfält i E.I.N. följande. – Det är käpprätt åt helvete – och det vidhåller jag fortsatt.
Vad ska vi som inte köper svamlet i media? Kan man utmana SVT till en teknikdebatt kring klimattekniksprånget ? Eller måste ett ett politiskt parti med teknikfaktainriktnin se dagens ljus ? Dagens partier verkar inte vilja ifrågasätta så mycket p.g.a. rädslan att ses som klimatförnekare under ett valår.
Hej Janåke
Alltihop har väldigt stora likheter med vänstervågen i slutet av sextiotalet och början av sjuttiotalet. Också den gången var extremisterna övertygade om att de redan vunnit och att det bara var att fortsätta den rosenröda marschen in i det framtida kommunistiska lyckosamhället. Sedan tog de ett antal steg för långt och ballongen sprack.
Klimatextremisterna har i och för sig fått med sig fler makthavare och större delen av media, men grundproblemet är detsamma. Extremister nöjer sig aldrig och de kommer förhoppningsvis att själva punktera ballongen med allt mer avancerade och vansinniga krav.
I det läget kommer nog alla vettiga partier att göra en helomvändning och tills dess gäller det att rösta in så mycket vettigt folk som möjligt. I media ser vi redan tendenser till en uppvakning (inte i DN förstås).
/göte
Problemet är också som vanligt laddningstiden.
Ett trafikflygplan är en stor investering och skall tillbringa så kort tid vid gate som möjligt. Flygplan och besättning skall upp i luften med ny last/passagerare så snabbt som möjligt annars ökar kostnaderna mycket snabbt.
Janåke;
Det finns t.ex. flera partier som vill satsa på Kärnkraft att välja på. Det går bra att gå med i politiska partier och driva sina frågor. Teknikfaktainriktade personer är nog inte så pigga på att ge sig in i politiken i tillräcklig stor omfattning tyvärr.
Hej Göte
Du verkar missat sista delen av det programmet.
Det var försök med vätgas drift i olika former på flyg.
Det är en mer framkomlig väg, även om problem med lagring av vätgas är en rejäl utmaning.
Med vätgas som energibärare kan man få med sig tillräcklig för en långflygning.
Hej Kalle
Nejdå, jag missade inte slutet. Vätgasen är en separat fråga som jag tänkte ta upp någon annan gång. Fast i förkortad form blir det väl något i den här stilen:
Vätgas som energibärare till vanliga jetmotorer fungerar, även om det blir tungt och otympligt och räckvidden minskar kraftigt. Dessutom blir utsläppen ungefär lika klimatpåverkande som ”vanligt”. Man släpper fortfarande ut vattenånga och kväveoxider på hög höjd.
Vätgas plus bränsleceller och en elektrisk drivlina (inklusive batterier för toppeffekt) blir ännu dyrare och ännu tyngre. Förmodligen bättre än ren batteridrift, men fortfarande hopplöst jämfört med traditionella plan.
Men jag återkommer nog i ämnet.
/göte
Varför satsa så mycket på den högst belägna frukten så länge trädet är rikt på frukter på betydligt lägre hängande grenar?
Hej Eskil
Det där är en fantastiskt bra fråga. Problemet är väl tyvärr att våra beslutsfattare inte klarar att skilja mellan lågt hängande frukter och frukterna i toppen av trädet. De verkar inte ens förstå hur trädet ser ut.
Om det sedan beror på en vilja att inte förstå eller genuin okunskap kan vi diskutera länge. Mycket talar för att man faktiskt inte vill veta. Många av de utredningar som görs bakbinds totalt av idiotiska politiska förutsättningar. Titta bara på snabbtågsutredningen som inte fick till uppdrag att titta på om vi skall ha snabbtåg utan i stället hur vi bär oss åt för att genomföra en snabbtågsutbyggnad.
/göte
Jag roade mig för ett par år sedan med att kolla medlemmarna på Expressens numera nedlagda klimatredaktion och hittade samtliga förutom utom en. Det var en välutbildad skara må jag säga med förutom journalistutbildningar många olika universitets och högskoleutbildningar i bagaget.
Det var allt från literaturvetenskap till konstvetenskap och kommunikation m.m. Inget fel på det men lite märkligt var det trots allt att det att det enda som var gemensamt utbildningsmässigt för en klimatredaktion var att det saknades allt som kunde ”lukta” naturvetenskap eller teknik.
Göte,
Vad tycker du om denna ?
https://vindkraftsupplysningen.se/
Hej Leif
Intressant film, även om jag inte fick ljudet att funka. Men allt var ju textat.
Inslaget med Thomas Lagö var extra intressant. Jag hade tillfälle att prata en hel del med honom när hans företag vann Swedish Embedded Award för några år sedan. Ruggigt intelligent och vansinnigt kunnig inom sitt område (vibrationsanalys). Det han säger om infraljud från vindkraft finns det all anledning att lyssna på.
Men tyvärr verkar våra politiker fortsätta i god Orwell-anda (Djurfarmen: fyra ben bra – två ben dåligt). Man bestämmer redan från början vad som är bra och vägrar därefter att lyssna på invändningar. Vindkraften är principiellt god och får därför inte kritiseras.
/göte
Kul liten debatt just nu om Bitcoin och elförbrukningen för att ”bryta” Bitcoin. Representanten för Vattenfall tycker att Bitcoin är bra eftersom det ger en möjlighet att kompensera för vindkraftens svängningar. Alternativet skulle väl annars vara att dumpa överskottsproduktionen i närmaste sjö,
Den stora och intressanta frågan är väl varför vi lägger ner stabil elproduktion som verkligen behövs och ersätter den med extremt instabil produktion som kräver något så dumt som Bitcoinbrytning för att se ut att göra nytta.
/göte
Kors i taket https://www.expressen.se/ledare/anna-dahlberg/elbristen-kan-bli-x-faktorn-i-valet-som-faller-s/
Vi såg det inte komma?
Vi har varit naiva?
Men normal svenska borde det kallas genuin inkompetens.
Hej Eskil
Suverän ledare i Expressen. Anna Dahlberg är verkligen bra. Tragiskt bara att det har tillåtits gå så här långt.
Kina verkar däremot ha fattat galoppen. 150 nya reaktorer skall byggas på 15 år, samtidigt som Tyskland och Belgien lägger ner all kärnkraft. Tyskland gör nu sitt bästa för att leda EU in i energimörkret och trots allt fagert tal lär all energiintensiv industri skyfflas över till Kina.
/göte
Peter Wennblad skrev för någon månad sedan en ledaren i SVD med rubriken Vänj er vid den årliga energiinfluensan
Jag fastnade för formuleringen angående EU politiker ”Misstagen gjordes för många år sedan, när i naturvetenskap måttligt bevandrade politiker trodde att planerbara kraftkällor kunde ersättas med vindsnurror och solpaneler som bara levererar el när vädret har lust.”