ממטוסים חשמליים ועד דלקים חלופיים – כך נראית הדרך לעתיד נקי יותר בשמיים
על רקע העלייה במודעות הסביבתית והלחץ הגובר להפחתת נזקי האקלים, תעשיית התעופה ניצבת בפני אתגר משמעותי: הפחתת פליטות הפחמן והמעבר למקורות אנרגיה חלופיים. השיח הציבורי והפוליטי סביב שינויי האקלים והתחייבויות בינלאומיות להפחתת גזי חממה שמים זרקור על אחד התחומים המזהמים ביותר – התחבורה האווירית. שלא כמו תעשיות אחרות שכבר עושות צעדים של ממש לקראת ניתוק מתלות בדלקים פוסיליים, תעשיית התעופה ניצבת בצומת מורכב, שבו הדרישות התפעוליות הגבוהות מציבות רף טכנולוגי וכלכלי מאתגר במיוחד.
מבט מחקרי: האם תעופה ירוקה באמת אפשרית?
מחקרים רבים נערכים כיום כדי לבחון את החלופות האפשריות למקורות האנרגיה בתעופה, תוך שימוש במודלים פיזיקליים, כלכליים וסביבתיים. מוסדות מחקר ואוניברסיטאות באירופה, ארה”ב ואסיה מקדמים תוכניות ניסיוניות שמטרתן לבדוק את יעילותם של דלקים סינתטיים, טכנולוגיות של הנעה חשמלית היברידית ושילוב של מימן כמקור אנרגיה. מחקרים אלה בוחנים לא רק את הפוטנציאל האנרגטי של החלופות הללו, אלא גם את ההשלכות האקלימיות האפשריות, כגון השפעה על שכבת האוזון, היווצרות עננים בגובה רב, ופליטות של מזהמים נוספים מלבד CO2.
נוסף על כך, חלק מהמחקרים מתמקדים בזיהוי החסמים המונעים מהטכנולוגיות החדשות להפוך לאלטרנטיבה ריאלית לדלקי סילון. בין אלה ניתן למנות מגבלות פיזיקליות כמו צפיפות אנרגטית נמוכה יחסית, קשיים באחסון והמרת אנרגיה, וכן חסמים רגולטוריים ותשתיתיים. המסקנות המרכזיות הן כי פתרון בודד אינו צפוי להביא לשינוי משמעותי, וכי נדרש שילוב בין מספר טכנולוגיות שיתפתחו במקביל ויובילו יחד את התחום לעידן של תעופה נקייה יותר.
האתגר האנרגטי בתעופה
אחד המאפיינים המרכזיים שהפכו את התעופה להצלחה בעשורים האחרונים הוא היכולת לשאת את האנרגיה הנדרשת להטסת מאות נוסעים ומטענם למרחקים של אלפי קילומטרים בתוך המטוס עצמו. בניגוד לתחבורה יבשתית, שבה ניתן להעביר אנרגיה באמצעות תשתיות קרקעיות כגון קווי חשמל או מסילות עם חיבורי אנרגיה קבועים, המטוס הוא יחידה עצמאית לחלוטין הדורשת מקור אנרגיה זמין, קל ונייד.
כדי לענות על דרישות אלה, דלקי סילון פוסיליים הפכו לסטנדרט בזכות צפיפות האנרגיה הגבוהה שלהם, היכולת לאחסן אותם בקלות יחסית והעובדה שהם מאפשרים טווחי טיסה ארוכים. אולם, יתרונות אלה הפכו גם לחיסרון סביבתי, שכן מדובר במקור פליטות מזהם מאוד. במצב הנוכחי, נדרש פתרון שיוכל להחליף את הדלקים המסורתיים מבלי לפגוע בביצועי הטיסה – אך תוך שמירה על סביבה נקייה יותר וצמצום משמעותי של פליטות מזהמות.
אתגר זה אינו טכנולוגי בלבד, אלא גם לוגיסטי ותפעולי: כל פתרון אנרגטי חלופי חייב לעמוד לא רק בדרישות של ביצועים, אלא גם בתנאי בטיחות מחמירים, התאמה למבנה המטוס, משקל נמוך, זמינות עולמית, ותמיכה בתשתיות נמל התעופה הקיימות. השילוב בין דרישות אלה מבהיר מדוע מהפכת האנרגיה בתעופה היא מהלך מורכב במיוחד.
הפוטנציאל והאתגרים של דלקי תעופה ברי-קיימא (SAF)
דלקי תעופה ברי-קיימא (Sustainable Aviation Fuels – SAF) נחשבים כיום לאחת מהחלופות המרכזיות להפחתת פליטות גזי חממה בתחום התעופה, במיוחד בטווח הקצר והבינוני. מדובר בדלקים המופקים ממקורות ביולוגיים כמו פסולת אורגנית, שמנים משומשים, חומרים צמחיים ואפילו תהליכים סינתטיים מתקדמים. יתרונם המרכזי טמון ביכולתם להשתלב ישירות בתשתיות הקיימות של תדלוק המטוסים, מבלי להידרש לשינויים מבניים יקרים במנועים או בשדות התעופה.
למרות יתרונות אלה, קיימים חסמים משמעותיים המונעים את פריסת SAF בהיקף רחב. בראשם עומדות עלויות ייצור גבוהות, זמינות מוגבלת של חומרי גלם ביולוגיים, ותחרות עם מגזרים נוספים על אותם משאבים – תחרות שעלולה להוביל למחסור או להשפעות סביבתיות שליליות. לדוגמה, שימוש נרחב בקרקע חקלאית לצורך גידול חומרי גלם ל-SAF עלול לפגוע באזורים טבעיים או להשפיע על ייצור המזון.
בנוסף, תהליך הפקת הדלק עצמו עשוי להיות עתיר אנרגיה או מזהם, ולכן חשוב לבחון את התועלת הסביבתית של SAF לאורך כל מחזור חייו. בחינה כזו כוללת את שלב איסוף חומרי הגלם, תהליכי הייצור, ההובלה והשריפה במנועי המטוס. אם חלק מהשלבים הללו מסתמכים על מקורות אנרגיה מזהמים, ייתכן שהשפעת הדלק על הסביבה פחות חיובית מכפי שנראה בתחילה.
על אף המגבלות, מתבצעות כיום השקעות רבות לקידום ה-SAF. ממשלות רבות קובעות רגולציות מעודדות ותמריצים כלכליים, וחברות תעופה מובילות משתפות פעולה עם יצרנים בניסויים והטמעה מדורגת של תערובות SAF. האיחוד האירופי, לדוגמה, דורש יעד מדורג לשילוב דלקים ברי-קיימא בטיסות מסחריות, וחברות כבר החלו להפעיל קווים מסוימים תוך שימוש בתערובות אלו.
SAF אינו פתרון קסם, אך הוא נחשב לצעד מעשי ראשון בנתיב לעבר תעופה ירוקה. הפיתוח שלו מדגיש את החשיבות בשילוב כוחות בין תעשייה, ממשלות וקהיליית המדע כדי להבטיח פתרונות שמאזנים בין קיימות, בטיחות ויעילות תפעולית.
מימן: אנרגיה נקייה עם אתגרי יישום
מימן נחשב לאחד ממקורות האנרגיה המבטיחים ביותר מבחינת פוטנציאל להפחתת פליטות גזי חממה, שכן בעת השימוש בו – כלומר בשריפתו או בתגובה בתא דלק – הוא פולט אך ורק אדי מים. תכונה זו הופכת אותו לחלופה אטרקטיבית במיוחד בענף התעופה, שמחפש פתרונות עם השפעה סביבתית מינימלית.
אך המעבר לשימוש במימן במטוסים כרוך באתגרים הנדסיים כבדים. מימן הוא גז קל מאוד, ולכן דורש נפח אחסון גדול יחסית . תנאי זה מחייב עיצוב מחדש של מבנה המטוס או התקנת מכלים חיצוניים. כדי לצמצם את הנפח, ניתן לדחוס את המימן ללחץ גבוה או לקררו לטמפרטורות נמוכות מאוד (מינוס 253 מעלות צלזיוס) ולהפכו לנוזל, אך שתי האפשרויות דורשות טכנולוגיות מורכבות ויקרות, ומשפיעות על משקל המטוס ועל בטיחותו.
בנוסף, גם תהליך ייצור המימן הירוק – כלומר כזה שמופק ממקורות מתחדשים באמצעות אלקטרוליזה – דורש כמויות עצומות של אנרגיה חשמלית. אם האנרגיה הזו לא מגיעה ממקורות מתחדשים, התועלת הסביבתית של השימוש במימן מתבטלת כמעט לחלוטין. יתרה מזאת, תשתיות התדלוק, ההובלה והאחסון של מימן עדיין אינן מפותחות ברמה שתאפשר יישום רחב בתעשייה האווירית.
למרות האתגרים, קיימות כיום יוזמות מחקר ופיתוח רבות ברחבי העולם הבוחנות את היתכנות השימוש במימן, בעיקר בטיסות קצרות-טווח ובמטוסים קלים. חברות מובילות כמו איירבוס כבר מציגות דגמים ניסיוניים של מטוסים מונעי מימן, בתקווה שבעשורים הקרובים ניתן יהיה לראות את הדלק הנקי הזה ממריא לשמיים – לפחות בחלק מהקווים.
מטוסים חשמליים: מגבלות הטכנולוגיה הנוכחית
מטוסים חשמליים מציעים חלופה מבטיחה לתעופה מבוססת דלקים פוסיליים, בזכות היתרונות הסביבתיים והאקוסטיים שלהם – פליטות נמוכות, הפחתת רעש, ויעילות אנרגטית גבוהה בטווחים קצרים. עם זאת, הפוטנציאל הזה מוגבל בשלב זה בעיקר על ידי מגבלות טכנולוגיות של הסוללות.
צפיפות האנרגיה של סוללות ליתיום-יון, שהן הנפוצות כיום, נמוכה בהרבה מזו של דלק סילון, מה שמוביל לטווחי טיסה קצרים יותר וליכולת נשיאת מטען ונוסעים מצומצמת. בנוסף, משקל הסוללות מהווה אתגר תכנוני משמעותי – ככל שנדרש טווח גדול יותר, נדרשות יותר סוללות, שמכבידות על המטוס ומגבילות את כושר ההמראה והביצועים.
מעבר לכך, זמני טעינה ארוכים יחסית ותלות בתשתיות קרקעיות מתאימות מעכבים את השילוב של מטוסים חשמליים בקווי תעופה סדירים. הפתרון לכך טמון בפיתוח סוללות קלות יותר, בעלות צפיפות אנרגיה גבוהה יותר, וזמני טעינה קצרים. מחקר ופיתוח בתחום זה נמצא בעיצומו, עם ניסויים בטכנולוגיות חדשות כמו סוללות מצב מוצק.
נכון להיום, מטוסים חשמליים משמשים בעיקר לטיסות הדגמה, קווי טיסה קצרים במיוחד, או כמטוסי אימון. עם המשך ההתפתחות הטכנולוגית והתגברות המודעות הסביבתית, ייתכן שבעשורים הקרובים נראה הרחבה הדרגתית של השימוש בטכנולוגיה זו גם לטיסות מסחריות קצרות טווח.
