Elektriska flygplan och privata jetplan

Vilka är dagens och morgondagens elektriska flygplan? Vilka lösningar finns det för att skydda miljön?

I en tid av ekologisk kris utvecklas transportsektorn ständigt för att hitta mindre förorenande lösningar. Efter elbilar och elbåtar är det nu flygplanens och privatjetarnas tur att drivas av mer miljövänliga energikällor. År 2016 slutförde Solar Impulse 2 sin jordenruntflygning efter två år med solenergi som drivkraft. I dag är det elkraften som står i centrum för debatten.

Elektricitet användes för första gången inom flyget 1881, då bröderna Tissandier presenterade en luftskeppsmodell med en propeller som drevs med elektricitet. Elektriska flygplan utvecklades i slutet av första världskriget, men utan större framgång; de var inte tillräckligt kraftfulla.

Ett sekel senare bygger flygjättar och visionärer som Elon Musk framtidens flygplan. De flesta av dessa plan är elektriska, men de använder också ny teknik och uppmuntrar oss att tänka på flyget på ett annat sätt.

Dagens elektriska flygplan

Eftersom en elmotor är mindre än en fotogendriven motor har de flygplan som växer fram ibland revolutionerande konstruktioner.

• Alpha Electro, från den slovenska tillverkaren Pipistrel, har en elmotor som äratrgånger lättare än en konventionell motor, samtidigt som den är dubbelt så tyst. Det är det enda elflygplanet i världen som för närvarande är i serieproduktion och har funnits på marknaden sedan 2017. Dess litium-polymerbatterier kan laddas på 45 minuter, vilket ger en räckvidd på 50 minuter. Det tvåsitsiga flygplanet används för pilotutbildning.

• Det elektriska flygplanet Bristell Energic genomförde framgångsrikt sin första flygning 2019. Dess elektriska framdrivningssystem är designat av H55, en avknoppning från Solar Impulse. Det har en räckvidd på cirka en timme, vilket gör det idealiskt för användning i flygskolor för att utbilda piloter.

• Alice är ett 100% elektriskt flygplan från det israeliska startup-företaget Eviation, som presenterades på Paris Air Show 2019. Det lovar att transportera nio passagerare och två besättningsmedlemmar i 450 km/h, för flygningar 2022. Det har en räckvidd på 1.000 kilometer, vilket gör att det kan täcka avstånd som Paris-Nice eller London-Geneva. Den har en Magnix-elmotor och ett batteri som för närvarande står för 60% av den totala vikten. Efter en explosion under flygning i januari 2020 håller prototypen för närvarande på att färdigställas.

• City Airbus är en flygande taxi med fyra sätenatrsom är resultatet av ett samarbete mellan Airbus, RATP och ADP Group. Det är ett helt elektriskt hybridflygplan med låg bullernivå som kan starta och landa vertikalt. Det är utformat för stadsresor mellan stadskärnor och flygplatser och kan vara klart till OS 2024. Lilium utvecklar också en ultramodern taxidrönare. Andra företag, som Uber, arbetar med prototyper av eVTOL-flygplan (electric vertical take-off and landing).

• Airbussom påbörjade utvecklingen avE-fan 2014, drog sig ur projektet 2017 till förmån förE-fan X, som använder sig avhybridisering. Syftet med denna teknik är att koppla ihop en förbränningsmotor, som är mycket effektiv, med en elmotor. I samarbete med Rolls-Royce och Siemens siktar Airbus på att flyga det första hybridflygplanet 2021.

• NASA arbetar också med elektriska kortdistansflygplan. Den första versionen av Mod IV, X-57, presenterades i början av 2020. Den slutliga versionen kommer att ha fjorton motorer, två stora propellrar i ändarna och sex små propellrar fästa på vingarna, som endast kommer att användas för start och landning. Den kommer att kunna flyga i 276 km/h och nå en höjd av 4.200 meter.

Slutligen finns också kinesiska RX1E från Liaoning General Aviation, hybridflygplanet från Zunum Aero och Coras eVTOL bland de många exempel på elflygplan som fortfarande är under utveckling.

Utmaningen idag

Många regionala flygningar har redan genomförts med hjälp av elmotorer. Det handlar dock i allmänhet om små flygplan som flyger korta sträckor. Utmaningen är nu att flyga större och större flygplan över längre sträckor.

Ett flygplans motor kräver enorma mängder energi, och elbatterier räcker inte till. Ett kilo paraffin innehåller 48 gånger mer energi än batterier. Denna faktor kan minskas med vissa framsteg, men att bära batterier gör också flygplanet tyngre under hela resan, vilket kräver mer framdrivning. Detta är inte fallet med paraffin, som förbrukas under flygningen.

Slutligen handlar den elektriska revolutionen inte bara om framdrivning, utan även om att exempelvis utrusta flygplanets hjul med elmotorer. Denna metod, som kallas Electric Taxiing, minskar förbrukningen av paraffin, utsläppen och de kostnader som är förknippade med flygplanets taxifaser.

Framtidens elektriska flygplan

Många prototyper är på gång, finansierade av stora flygbolagskoncerner och mindre start-ups. En av lösningarna för att kunna bära med sig fler elbatterier och flyga längre är att skapa flygplan med lättare material. År 2050 kommer flygplanen att se helt annorlunda ut än de vi är vana vid idag.

Här är några exempel:

• Easyjet samarbetar med den amerikanska tillverkaren Wright Electric för att ta fram ett 100% elektriskt flygplan för 2030. Försök kommer att äga rum 2023, med flygningar som varar mindre än en timme och täcker avstånd som London-Amsterdam, Paris-Geneva och Lyon-Bordeaux. Wright 1 är konstruerat för att ta 186 passagerare.

• Transcend Air Vy 400, ett hybridflygplan mellan ett flygplan och en helikopter som kan nå en marschfart på 650 km/h, kommer att erbjuda sina första kommersiella flygningar från 2024 i USA.

• Enligt Elon Musk äröverljudsflygplan framtiden för luftfarten. Det supersoniska flygplanet Boom Supersonic ska lyfta 2020 och NASA:s X-59 2021. Dess inverkan på miljön är dock sådan att det är osannolikt att det kommer att bli utbrett för tillfället.

Biomimik

En annan innovationsprocess är biomimik , en ingenjörsteknik som går ut på att hämta inspiration från naturen för att förbättra befintliga flygplan. Airbus har till exempel designat regionaljetplanet Bird of Prey med hjälp av örn- och falkvingar, eftersom de kan flyga snabbt och under långa perioder. Det har också deformerbara fjädrar tillverkade av kompositmaterial. Det kommer förmodligen aldrig att se dagens ljus, men det har bidragit till att nya idéer har uppstått och ett nytt sätt att tänka på luftfart.

Airbus presenterade 2020 ett nytt futuristiskt flygplan, Maverick, vars triangelformade struktur kan spara upp till 20% bränsle jämfört med dagens engångsflygplan.

NASA arbetar också med en ny typ av vinge som är uppbyggd av tusentals sammankopplade delar, så att den kan ändra form under flygning.

Luftskeppets återkomst

Luftskeppet kan mycket väl göra comeback. Denna halvannat sekel gamla uppfinning är i samklang med vårt århundrades utmaningar. Moderniserad har den ett antal fördelar: den är miljövänlig (förbrukar tio gånger mindre bränsle än ett flygplan), den kan nå isolerade områden utan infrastruktur och den kan bära laster på flera hundra ton. Det brittiska företaget Varialift har som mål att lansera en flotta av luftskepp avsedda för tunga godstransporter. Tre modeller är för närvarande under konstruktion på en plats nära Châteaudun i Frankrike. De drivs med helium och kommer att förbruka endast 15% av det bränsle som krävs av ett flygplan med samma last.

Det franska företaget Flying Whales planerar också att marknadsföra ett gigantiskt valformat luftskepp från 2023, utformat för att förbruka och förorena femtio gånger mindre än ett flygplan. Luftskeppen kommer inledningsvis att användas för att transportera timmer från otillgängliga områden.

Kommer flyget att bli mer miljövänligt?

Den internationella konkurrensen påskyndar utvecklingen av prototyper. Att få en ny flygplanstyp certifierad tar dock flera år och vissa regelverk utgör ett hinder.

De flesta länder utvecklar elektrifieringen av sina flygplan, vilket bidrar till att minska utsläppen. I Norge vill man till och med att alla inrikesflyg ska vara 100% eldrivna år 2040.

Men som Safran påpekar i sitt presskit för 2019 kommer flyget aldrig att bli 100 % elektriskt, särskilt inte när det gäller långdistansflygplan. Även om många regionala flygningar är möjliga idag, skulle det krävas en verklig teknisk revolution för att batterier ska kunna tillhandahålla den kraft som flygplan behöver. I rapporten förklaras också att det är flygningar på över 1 000 kilometer med passagerarflygplan som tyvärr står för över 80 procent av koldioxidutsläppen. Dessutom måste vi hitta ett sätt att återvinna batterierna. Det finns dock andra lösningar för att komplettera elkraften.

Vilka är de ekologiska lösningarna?

• Solenergi kan ersätta batterier för att driva elmotorn. Den ensitsiga Solar Impulse 2 flög 42.000 kilometer med hjälp av 22.000 fotovoltaiska celler. SolarStratos är dess efterföljare; denna schweiziska tvåsitsiga bil är för närvarande under utveckling.

• Ett ”grönare” flygplan kommer att kräva en kombination av faktorer: bränsleeffektivare förbränningsmotorer, alternativa bränslen som kombinerar biobränslen och syntetiska bränslen, och så vidare. Biobränslen används redan på vissa kortdistansflygningar, men samtidigt ökar avskogningen när de används.

• I Frankrike bidrar förebyggande underhåll till att spara bränsle. Air France använder sin programvara Prognos för att övervaka underhållet av sina flygplan. Samtidigt erbjuder det Toulouse-baserade clean-tech-företaget OpenAirlines flygbolagen innovativa lösningar för bränslehantering. Med hjälp av programvaran SkyBreathe kan de spara upp till 5 % paraffin per flygning.

• En annan intressant metod är att förlänga flygplansvingarna, vilket minskar luftmotståndet och därmed bränsleförbrukningen. 777X från Boeing är byggd med längre vingar och vikbara vingspetsar så att detta inte utgör något problem.

• Vätgasdrivna flygplan är å andra sidan ett ambitiöst projekt, men kommer inte att bli verklighet förrän om många år. Det finns ingen tillverkare som verkligen har tittat på frågan, eftersom ett vätgasdrivet flygplan skulle kräva tankar som äratrgånger större än de för flygplan som drivs med fotogen, och en mycket stor mängd elektrisk energi. Hela flygplanets arkitektur skulle behöva omprövas för att det ska kunna ta passagerare.

Sammanfattningsvis är framtidens flyg mångfacetterat och kombinerar flera olika tekniker. Medan elflygplan och privata jetplan förändras och växer snabbt är miljövänliga flygplan svårare att utforma.

AEROAFFAIRES vi hoppas kunna erbjuda dig uthyrning av nästa generations elflygplan mycket snart. Under tiden gör vårt initiativ SkyCo2kan du kompensera 100% av de CO2-utsläpp som genereras av dina flygningar genom att stödja ett återplanteringsprojekt.

Våra flygexperter står till tjänst på +33 (0) 1 44 09 91 82 24 timmar om dygnet, 7 dagar i veckan, för att hjälpa dig att hitta den privatflygning som bäst passar dina behov.