¿Sería práctica una batería de metal líquido para impulsar un dirigible?

Entonces, sé que los aviones que funcionan con baterías no son prácticos, porque simplemente no hay suficiente energía para pesar. Sin embargo, ¿qué pasa con una aeronave? Los dirigibles no tienen que moverse para mantenerse en el aire.

¿Cómo funcionaría esto para una aeronave realista con un gran globo lleno de gas hidrógeno o helio?

Especifiqué una batería de metal líquido porque acabo de enterarme de ellas, y me han dicho que tienen una potencia de salida más alta que las baterías de iones de litio y sin degradación con el tiempo (aquí hay más sobre el tema: https: //news.utexas .edu/2020/07/06/new-room-temperature-liquid-metal-battery-could-be-the-path-to-powering-the-future/ ), pero si hay un mejor medio de almacenamiento de energía disponible , También me gustaría oír hablar de eso.

"Quiero saber si la relación entre el almacenamiento de energía y el peso es comparable a una configuración diesel-eléctrica": Siendo generosa, una batería de metal líquido puede tener una densidad de energía de 3 MJ/kg. El combustible diésel tiene una densidad energética de 45 MJ/kg. Vamos a que el motor diesel tiene una eficiencia de alrededor del 40%; en general, la densidad de energía de la planta de energía diesel será aproximadamente 6 veces mayor que la de la batería. (¿Y por qué diesel- eléctrico ? Las aeronaves reales usaban motores diesel directamente, sin la parte eléctrica ).
El toque de @ Tantalus estaba preguntando sobre múltiples escenarios... en cualquier caso, la pregunta principal es si las baterías proporcionan suficiente energía (principalmente para la propulsión) para justificar su peso en una aeronave... pero volviendo a la pregunta, eso El segundo bit realmente no agrega nada útil, ¿verdad? Voy a modificar la pregunta.

Respuestas (2)

Hay un caso legítimo para las aeronaves eléctricas:

  • A diferencia de los aviones más pesados ​​que el aire, el alcance de la aeronave no aumenta significativamente a medida que disminuye la masa de combustible. Sí, una aeronave propulsada por combustible que está casi vacía sería un poco más ágil y rápida en comparación con su estado completo, pero debido a la aerodinámica inevitablemente deficiente de una aeronave de este tipo, no sería un gran aumento en el alcance.

  • La energía eléctrica permite la recarga sobre la marcha y un rango potencialmente infinito . Con las celdas solares cada día más delgadas y livianas, es lógico cubrir la parte superior del avión con celdas solares. La aeronave no solo puede volar por encima de las nubes y el clima para obtener sol durante todo el día, sino que la intensidad solar también es mayor en altitudes más altas porque hay menos atmósfera entre el sol y el panel. Mientras pueda seguir cargando gasolina en la bolsa, su aeronave puede volar para siempre con energía solar.

  • Los motores eléctricos tienen ventajas sobre los motores de combustión en altitudes de aeronaves:

    • Los motores eléctricos funcionan mejor en condiciones de frío y no requieren calentadores, estranguladores o fluidos especialmente adaptados para condiciones de frío

    • Un motor eléctrico sin escobillas es mecánicamente más simple, tiene menos partes móviles y es más confiable que un motor de combustión.

    • Los motores eléctricos son generalmente más livianos que sus contrapartes de combustión, especialmente considerando que no necesitan cajas de cambios o embragues y son capaces de ejercer un par máximo incluso en parado.

    • Los motores de combustión simplemente pueden morir a gran altura porque no hay suficiente presión de aire para alimentarlos con suficiente oxígeno para realizar la combustión con éxito. Especialmente dado que una aeronave es lenta y las tomas de aire ram no son posibles, recolectar suficiente aire consumiría mucha energía. Un dirigible de gran altitud alimentado con combustible podría necesitar llevar oxidante junto con el combustible

EDITAR: Debe tenerse en cuenta que el "metal líquido" no es la tecnología de batería adecuada para usar en una aeronave: su beneficio principal es cuán (potencialmente) barato es y, por lo tanto, es adecuado para el almacenamiento de energía en la red a gran escala. Se calientan mucho y no están construidos para ser livianos o extremadamente densos en energía: las baterías de iones de litio o li-po serían mejores para una aeronave.

Los dirigibles y las grandes altitudes no se mezclan. Existen numerosos problemas al tratar de volar un dirigible a gran altura. (Por ejemplo, ¿qué hace con el gas de elevación? ¿Permitir que se expanda? ¿Ventilarlo? ¿Proporciona una cabina presurizada para evitar que los pasajeros mueran? ¿Cómo maneja la pérdida de fuerza de elevación?)
@AlexP Durante la Primera Guerra Mundial, los zepelines operaban con frecuencia a altitudes superiores a los 6000 metros para realizar bombardeos, y eso fue hace más de 100 años. Claro, no es la altitud de crucero de un avión de pasajeros, pero aún es lo suficientemente alta como para volar bajo el sol permanente y podríamos hacerlo mejor con la tecnología actual en comparación con principios del siglo XX. Del mismo modo, construir una cabina presurizada no es difícil según los estándares modernos y es algo que tendrá que hacer de todos modos. En cuanto al gas de elevación, puede simplemente comprimirlo en el almacenamiento para mantener el volumen de la envoltura de gas. Se perderá la fuerza de elevación, pero eso se puede compensar de otras maneras.
@AlexP 1. Bombearlo en tanques 2. Sí 3. Dejar de ganar altitud. Considere los parámetros de todo lo anterior al diseñar el barco.
Los motores de pistón de los aviones no tienen embragues y la mayoría tampoco tienen cajas de cambios, pero tienen la hélice atornillada directamente al cigüeñal. Por el contrario, espero que cualquier motor eléctrico de aviación tenga una caja de cambios reductora. Seguirá siendo mucho más sencillo, pero la falta de caja de cambios y embrague no es el motivo.

Dado que su aeronave no depende de la energía para permanecer en el aire, los requisitos de energía no solo se reducen en gran medida, sino que la densidad de energía de su almacenamiento se vuelve esencialmente irrelevante. Podría colocar una tonelada (o varias toneladas) de baterías de plomo ácido en su aeronave y aún así lanzarlas al aire si el volumen de la envoltura es lo suficientemente grande.

Por supuesto, más grande es más lento, y aquí es donde obtendrá algunas ganancias de las baterías de metal líquido. Una mayor densidad de energía significa menos masa total, envolventes más pequeñas, marcos más livianos, menos resistencia... lo que se suma a más velocidad y agilidad. Dirigibles pequeños y ágiles que se deslizan suenan interesantes, ¿no?

Cuanto mayor sea la densidad de energía del almacenamiento, mejor. Es por eso que el almacenamiento híbrido de ultracondensador/pila de combustible podría ser una opción aún mejor.

"Pequeñas y ágiles aeronaves volando alrededor suena algo interesante, ¿no?" - nup, no - la razón es que la masa, es decir, la carga útil que puede transportar, está limitada físicamente por la densidad del aire. la densidad de las baterías es irrelevante, pero la relación energía/masa no lo es. en la respuesta, hay buenas ideas sobre las cuales puedes mejorarlo
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