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  • Le auto volanti potrebbero ridurre le emissioni, sostituire gli aerei, e liberare strade, ma non abbastanza presto

    Rappresentazione artistica di un'auto volante. Credito:Costazzurra/Shutterstock

    Quando Chitty Chitty Bang Bang uscì 50 anni fa, le macchine volanti erano un volo di fantasia. Ora, questi veicoli futuristici stanno entrando ai margini della realtà. Secondo un nuovo studio pubblicato su Natura , per alcuni viaggi le auto volanti potrebbero alla fine essere più ecologiche anche delle auto elettriche da strada, abbattendo le emissioni riducendo anche il traffico su strade sempre più trafficate.

    Però, le lacune nella tecnologia necessaria e le incertezze pratiche al di là della fisica promettente delle auto significano che potrebbero non arrivare in tempo per essere una soluzione su larga scala alla crisi energetica e alla congestione, se non del tutto.

    Come far volare un'auto

    A prima vista potrebbe sembrare assurdo che un'auto volante possa essere più efficiente di un'auto stradale, soprattutto quando gli aerei convenzionali hanno una tale reputazione come bevitori di gas. Ma volare non è intrinsecamente inefficiente, dopo tutto, gli uccelli possono volare tra i continenti senza mangiare. Certo, un piccolo, l'auto per quattro passeggeri non è un albatro, ma non è neanche un Boeing 737.

    Ci sono molti modi per far volare un'auto, ma la maggior parte sono troppo problematici per decollare. Forse l'opzione più promettente è quella presa in questo studio, basato sulla fisica dei velivoli a decollo e atterraggio verticale (VTOL). Sono animali piuttosto sorprendenti.

    Se hai sentito parlare di VTOL, mi viene in mente qualcosa come un Harrier Jump Jet, con due enormi motori che direzionano la spinta che possono essere inclinati verticalmente o orizzontalmente. Ma queste macchine volanti molto più piccole e leggere funzionano in modo diverso, con un sacco di piccoli ventilatori elettrici che soffiano aria da molti luoghi. Questa tecnologia di propulsione elettrica distribuita (DEP) in rapido sviluppo è la chiave per l'efficienza durante la crociera, e crea anche possibilità di decollo e volo in bilico più silenziosi, poiché più piccole sorgenti di rumore possono essere gestite meglio.

    Il prototipo Greased Lightning VTOL della NASA in fase di test.

    Il design dell'ala e dell'elica può anche essere ottimizzato per essere lungo, magro, e hanno molte superfici mobili, proprio come fanno gli uccelli per rendere efficiente il loro volo. Lo scopo di tutti questi miglioramenti tecnici è ottenere la massima portanza con la minima resistenza, la forza che si oppone al movimento di un oggetto attraverso l'aria e lo rallenta. Un migliore rapporto portanza significa minor consumo energetico, e quindi minori emissioni.

    Queste innovazioni per il risparmio energetico rendono la crociera un gioco da ragazzi, ma non aiutano molto con il decollo, in bilico, o atterraggio, che sono ancora intrinsecamente inefficienti. Quindi, mentre i veicoli volanti VTOL sono ancora praticabili per brevi viaggi intraurbani e consegne di pizza, non risolveranno la crisi energetica.

    Per viaggi di 100 km, i veicoli volanti elettrici potrebbero essere il 35% più efficienti di un'auto a benzina, anche se, assumendo lo stesso numero di passeggeri, ancora meno efficiente di un'auto elettrica da strada. Però, è giusto presumere che le auto volanti serviranno principalmente come servizi di taxi in corridoi aerei predefiniti, ed è quindi probabile che trasportino costantemente più persone. Tenendo conto di ciò, per un viaggio di 100 km le emissioni delle auto volanti potrebbero essere inferiori del 6% rispetto a quelle delle auto elettriche stradali.

    All'aumentare della distanza di viaggio, così anche i guadagni di efficienza rispetto alle auto stradali stop-start, che hanno a che fare con la resistenza al rotolamento e un flusso d'aria meno efficiente. Ma sfortunatamente, gamma è il tallone d'Achille per l'aviazione elettrica. Lo studio esamina una gamma fino a circa 200 km e qui le auto volanti potrebbero funzionare bene. Ma mentre gli aerei a reazione possono perdere fino al 70% del loro peso durante il volo (sebbene ad un costo di 100 kg di CO₂ per passeggero all'ora), le batterie non si accendono quando si scaricano. Ciò significa che oltre i 200 km circa, il trasporto di batterie diventa un netto svantaggio.

    L'opinione accettata è che gli aerei elettrici saranno sempre praticabili solo per i voli a corto raggio. È la densità di energia che conta, misurata in wattora per chilogrammo. Proprio adesso, le migliori batterie forniscono circa 250 W-h/kg, una semplice ombra di carburante per aerei e 12 di benzina, 000 W-h/kg. Le batterie potrebbero strisciare fino a 800 W-h/kg entro la metà di questo secolo, aumentando la loro portata possibile a 700 miglia:metà di tutti i voli globali rientra in questa distanza. Ma senza un'innovazione più radicale nella tecnologia delle batterie, i biocarburanti e il carburante liquido dalla cattura aerea di CO₂ dovranno probabilmente svolgere un ruolo sostanziale nei viaggi aerei a lungo raggio.

    Prossimamente in un cielo vicino a te.

    Problemi in pratica

    Concentrandosi interamente sulla fisica delle auto volanti, il documento evita una serie di aspetti pratici che devono essere considerati prima di abbracciare le auto volanti VTOL come forma di trasporto sostenibile per il futuro. Per esempio, è importante considerare i costi di produzione del carbonio, manutenzione e tempi di fermo, nota come analisi del ciclo di vita (LCA). I veicoli elettrici sono stati criticati per i costi energetici e ambientali dell'estrazione di materie prime per batterie, come litio e cobalto. L'infrastruttura aggiuntiva necessaria per il volo potrebbe peggiorare il problema per le auto volanti. Ed ovviamente, una rete alimentata da fonti a basse emissioni di carbonio è essenziale per rendere i veicoli alimentati a batteria parte della soluzione alla nostra crisi climatica.

    Gli aerei hanno anche criteri molto rigorosi per la manutenzione e i tempi di fermo, che spesso possono compensare i guadagni in termini di prestazioni ed emissioni. Come una razza completamente nuova di aerei, è impossibile prevedere quanto potrebbe costare mantenerli in grado di volare. Le complicazioni di manutenzione impreviste possono costare miliardi:basta chiedere a Boeing.

    Finalmente, il tempo conta. Un vento in poppa di 35mph riduce il consumo di energia e le emissioni del 15%, ma un vento contrario di 35mph li aumenta del 25%. Dover trasportare pesanti batterie extra per evitare la potenziale catastrofe di esaurirsi prima di incontrare un luogo di atterraggio adatto potrebbe compensare il risparmio di emissioni. auto da strada, al contrario, può facilmente accostare al lato della strada quando necessario, senza conseguenze.

    Quindi, quando si tratta di emissioni di CO₂ per passeggero-chilometro, attualmente queste macchine volanti DEP avanzate sono nel migliore dei casi paragonabili ai loro equivalenti elettrici stradali, e, al peggio, poco meglio delle auto a combustione convenzionali. Con i miglioramenti tecnologici e di sicurezza, potrebbero ancora avere un ruolo nel nostro futuro senza combustibili fossili, togliendo dai nostri cieli aerei a corto raggio e liberando strade piene di fumo. La domanda sulla bocca di tutti è se queste macchine volanti saranno pronte in tempo per fare la differenza nella nostra pressante crisi energetica. Possiamo aspettare 30 anni?

    Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.




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