Per 140.000 dollari, puoi pilotare il tuo aereo elettrico. La società slovena Pipistrel vende l’Alpha Electro, il primo aereo elettrico certificato come idoneo al volo dalla Federal Aviation Administration (FAA) nel 2018. È un peso welter di sole 811 libbre (368 chilogrammi), alimentato da una batteria da 21 kWh – circa un quinto della potenza di quella che si trova in una Tesla Model S. Per circa 90 minuti, l’aereo da addestramento per piloti terrà te e un compagno in alto senza bruciare una goccia di carburante fossile.
Quelli di noi senza una licenza di pilota dovranno aspettare più a lungo per un volo senza emissioni – ma non molto. Per tutte le sue sfide, il 2020 ha dimostrato di essere un anno fondamentale per l’aviazione elettrica. I velivoli elettrici hanno stabilito nuovi record di distanza, replicato brevi traiettorie di volo commerciali, conquistato l’esercito statunitense e attirato acquirenti di grandi compagnie aeree.
E a giugno, i regolatori europei hanno concesso a un altro dei velivoli di Pipistrel, il Velis Electro, la prima “certificazione di tipo” elettrica al mondo, ritenendo l’intero progetto del velivolo sicuro e pronto per la produzione di massa (l’aeronavigabilità certifica solo i singoli aerei).
Molto altro sta arrivando. Entro due anni, sarete in grado di guardare Air Race E, un circuito che mette otto aerei a propulsione elettrica l’uno contro l’altro, che sfrecciano a soli 32 piedi (10 metri) da terra a 280 mph (450 kph). I leader del decollo e atterraggio verticale elettrico (eVTOL) Archer, Joby e Beta stanno leggendo i loro voli a batteria sulla questione della certificazione.
“Hai visto qualche scossone nell’aviazione elettrica, ma anche vederla avvicinarsi alla realtà” nel 2020, dice John Hansman, direttore del MIT’s International Center for Air Transportation, e parte della startup di aerei ibridi-elettrici Electra. “È chiaro che ci sarà l’emergere di una nuova classe di aerei elettrici. L’anno prossimo, vedrete aerei ibridi e a batteria in servizio o vicini ad essere in servizio.”
I notevoli progressi nelle batterie, nei motori elettrici e nell’altro hardware installato nelle auto elettriche – così come le centinaia di milioni di dollari nelle applicazioni aeronautiche – hanno portato la tecnologia elettrica molto più vicina al decollo commerciale dopo anni di dubbi. Entro il 2035, stima la banca d’investimento UBS, l’industria aeronautica sarà al 25% ibrida o completamente elettrica.
Ma l’ascesa non è stata senza turbolenze. A gennaio, un prototipo completamente elettrico di Eviation ha preso fuoco durante i test a terra in un aeroporto dell’Arizona, probabilmente a causa del surriscaldamento delle batterie (l’azienda dice che entrerà in servizio entro il 2022). Uber ha venduto la sua divisione aeronautica, Elevate, alla startup Joby perché le prospettive finanziarie per il decollo e l’atterraggio verticale elettrico (eVTOL) rimangono troppo lontane dalla redditività per il bilancio in difficoltà di Uber.
“C’è una grande differenza tra un aereo dimostrativo e un aereo che stai cercando di certificare”, ha detto Hansman, riferendosi a un processo FAA che richiede centinaia di milioni di dollari per quasi un decennio. Ma la nuova corsa aerea è iniziata. Chi sarà il primo a certificare un aereo commerciale elettrico?
Perché passare all’elettrico?
La metà di tutti i voli globali sono più brevi di 500 miglia. Questo è il punto ideale per gli aerei elettrici. Meno parti in movimento, meno manutenzione, e l’elettricità a buon mercato significa che i costi possono diminuire di più della metà a circa 150 dollari all’ora (gli aerei più piccoli come quelli di Pipistrel costano solo pochi dollari). Per le compagnie aeree, questo rende possibili (e redditizie) rotte completamente nuove, ora coperte da auto e treni, grazie alla riduzione dei costi di carburante, manutenzione e lavoro.
La propulsione elettrica risolve quasi un altro problema per l’aviazione: le emissioni di carbonio. L’aviazione emette più del 2% (pdf) delle emissioni di CO2 del mondo, e potrebbe raggiungere quasi un quarto entro la metà del secolo. Con nessun combustibile alternativo pronto a lasciare il suolo, e il numero di passeggeri aerei destinato a raddoppiare entro il 2035, l’elettricità può offrire all’industria il suo miglior modo di procedere in un mondo vincolato dal clima.
Questo potrebbe rendere il 2021 l’anno dell’ibrido. Sulla strada verso la progettazione di aerei completamente elettrici, le compagnie aeree elettriche stanno modificando ciò che funziona per rimanere in alto. Questa era la strategia di Los Angeles Ampaire con il suo “Electric EEL,” che accoppia un motore a combustione nel naso con un motore elettrico ad elica nella parte posteriore. Il Cessna 337 Skymaster modificato è uno dei primi ibridi a vincere l’approvazione sotto la certificazione di aereo sperimentale della FAA (solo l’equipaggio essenziale e il personale sono autorizzati a volare).
In ottobre, l’EEL ha completato un volo di prova di 341 miglia tra Los Angeles e la San Francisco Bay Area, il più lungo volo elettrico-ibrido mai fatto da un aereo commerciale, sostiene la società. Ampaire sta ora volando voli di prova di 15 minuti in collaborazione con Mokulele Airlines, con sede alle Hawaii, per dimostrare la fattibilità di viaggi veloci tra i piccoli aeroporti delle isole con finti carichi utili. Nel 2021, l’azienda dice che inizierà a volare nel Regno Unito, lavorerà con la NASA per rivedere i suoi progetti di aerei, costruire una catena di approvvigionamento, e gettare le basi per il proprio veicolo, il Tailwind, un jet elettrico su misura sul tavolo da disegno (e camere di prova aerodinamiche).
“Clean-sheet design”
Il premio finale sarà la progettazione di aerei elettrici completamente nuovi. Ma la certificazione di un nuovo aereo rimane ardua e costosa. “Ci vuole molto tempo e molto denaro per costruire un nuovo pianeta da zero”, dice Kevin Noertker, co-fondatore di Ampaire. “Ci vorranno dai cinque ai sette anni prima di ottenere un design pulito. Molte aziende stanno cercando di dimostrare che abbiamo torto, ma se ci riusciranno, sarà un mondo molto migliore.”
Eviation Aircraft è una delle startup più avanti su questa pista. Il suo nuovo aereo elettrico, Alice, ha fatto scalpore dopo che una versione in scala ridotta ha completato un volo dimostrativo autonomo al Paris Air Show nel 2017. Da allora, riferisce Eviation, l’aereo da nove posti e 4 milioni di dollari ha ricevuto più di 150 ordini. Per i velivoli più grandi, Wright Electric dice che sta costruendo una flotta di aerei di linea elettrici da 186 posti per la compagnia aerea britannica easyJet in uscita entro il 2030.
Poi ci sono le imbarcazioni che non hanno bisogno di alcuna pista. I taxi aerei, simili a droni troppo cresciuti, promettono di portare il prezzo e la comodità del volo urbano abbastanza in basso da trasformare le città e la consegna in giornata. L’aereo eVTOL di Archer Aviation traghetterà quattro passeggeri nei suoi veicoli a velocità fino a 150 mph circa 60 miglia. “Stiamo costruendo la prima compagnia aerea completamente elettrica del mondo”, dice Adam Goldstein, co-fondatore di Archer. “Potete aspettarvi che voleremo nel 2021”. L’azienda sta puntando a rotte urbane al prezzo di un UberX, circa $3 a $6 per passeggero-miglio. Entro il 2024, prevede di far viaggiare il pubblico all’interno dei suoi veicoli. Archer, come i rivali Joby e Beta, stanno tutti correndo per assicurarsi la certificazione FAA per le loro linee di aerei.
Gli ultimi arrivati sono gli aerei STOL (short take-off and landing). Questi combinano la semplicità e il risparmio dei velivoli ad ala fissa con distanze di decollo estremamente brevi di 100 piedi o meno, circa un terzo di un campo da calcio. Una serie di motori elettrici lungo le ali generano un’ulteriore portanza, evitando alcune delle complessità ingegneristiche e le sfide di certificazione che affrontano gli eVTOL.
Tutti loro dovranno affrontare decisioni difficili per garantire che la giusta tecnologia entri nel velivolo in un momento in cui i progetti sono in rapida evoluzione, dice Matt Trotter della Silicon Valley Bank: “Il ritmo dell’innovazione nell’aviazione in questo momento è più veloce di quanto abbiamo mai visto dagli imprenditori con cui parliamo”. Carburante, autonomia e fattori di forma sono tutti in palio. Le batterie sono economiche e facilmente disponibili, ma l’idrogeno sembra sempre più attraente per i voli superiori a poche centinaia di miglia (l’approvvigionamento e lo stoccaggio rimangono una sfida).
Anche gli aerei commerciali autonomi stanno finalmente decollando, e l’accoppiamento di aerei senza pilota con la propulsione elettrica potrebbe fornire enormi risparmi sui costi. Ma la FAA non permette ancora ai piloti di lasciare la cabina di pilotaggio. E le forme esotiche dei velivoli sono fuori dal tavolo da disegno, dato che i piccoli motori elettrici permettono agli ingegneri aerospaziali di sperimentare la collocazione di uno – o una dozzina – su varie superfici della cellula.
Tutto questo sta costringendo le startup a sviluppare velivoli in grado di ospitare diverse tecnologie che probabilmente guadagneranno trazione nei prossimi anni. Jeff Engler, CEO di Wright Electric, dice che la sua azienda sta “elaborando in parallelo” diversi disegni mentre si prepara a certificare un aereo che può ospitare batterie, ibrido o idrogeno. In tutto, circa 200 aerei elettrici sono stati stimati in fase di sviluppo nel 2019, in aumento di un terzo rispetto a un anno prima.
Gli investitori stanno scommettendo con entusiasmo sul settore. “Il più grande cambiamento che stiamo vedendo di recente è l’accesso al capitale per la tecnologia profonda”, dice Trotter. Dal 2015, 10 delle principali startup dell’aviazione elettrica a livello globale hanno raccolto più di 1,2 miliardi di dollari, la maggior parte nell’ultimo anno (guidato da un round di 590 milioni di dollari da Joby Aviation), secondo PitchBook. Le compagnie aeree stanno versando denaro nella catena di fornitura per la propulsione elettrica. Le braccia di investimento di JetBlue Airways hanno investito 250 milioni di dollari in startup per l’aviazione elettrica negli ultimi tre anni, e Intel, Toyota Motor, Daimler e Geely Automobile in Cina si stanno affollando nello spazio.
E l’esercito sta tornando alle sue radici come un primo finanziatore della tecnologia della Silicon Valley: La Marina e l’Air Force stanno entrambi fornendo fondi, supporto e test per droni da carico autonomi ed elettrici. Il velivolo eVTOL a quattro persone di Joby Aviation ha recentemente ottenuto una certificazione di aeronavigabilità dall’Air Force per iniziare a volare in missioni militari (altre 19 aziende sono in linea per fare lo stesso).
Queste aziende avranno bisogno di tutto il denaro che possono ottenere. Le startup dell’aviazione elettrica, prevede un dirigente di una compagnia aerea, potrebbero aver bisogno di 17 miliardi di dollari (forse fino a 40 miliardi di dollari) per certificare i loro aerei e costruire le loro imprese, una quota significativa di capitale di rischio ogni anno. Alcune aziende hanno già fatto atterraggi di fortuna. Zunum Aero, nonostante abbia raccolto 6,8 milioni di dollari da investitori tra cui Boeing e JetBlue, ha finito i soldi nel 2018 e ha licenziato 70 membri dello staff (ora sta di nuovo raccogliendo fondi). Senza massicce infusioni di denaro e nuove fonti di reddito prima che le loro stesse imbarcazioni siano pronte a volare, è probabile che altre aziende si uniscano a Zunum.
La corsa dell’aviazione elettrica sarà tanto contro il fallimento quanto contro i rivali.