Za 140 000 dolarów można latać własnym elektrycznym samolotem. Słoweńska firma Pipistrel sprzedaje Alpha Electro, pierwszy elektryczny samolot certyfikowany jako zdatny do lotu przez Federalną Administrację Lotnictwa (FAA) w 2018 roku. To waga zaledwie 811 funtów (368 kilogramów), zasilany akumulatorem o pojemności 21 kWh – mniej więcej jedna piąta mocy tego, co można znaleźć w Tesli Model S. Przez około 90 minut ten samolot szkoleniowy utrzyma Ciebie i osobę towarzyszącą w powietrzu bez spalania ani kropli paliwa kopalnego.
Ci z nas, którzy nie mają licencji pilota, będą musieli poczekać dłużej na lot bez emisji – ale niewiele. Pomimo wszystkich wyzwań, rok 2020 okazał się być przełomowy dla lotnictwa elektrycznego. Elektryczne samoloty ustanowiły nowe rekordy odległości, odtworzyły krótkie komercyjne trasy lotu, zdobyły uznanie amerykańskiego wojska i przyciągnęły nabywców z dużych linii lotniczych.
A w czerwcu europejscy regulatorzy przyznali innemu samolotowi Pipistrela, Velis Electro, pierwszą na świecie elektryczną „certyfikację typu”, uznając cały projekt samolotu za bezpieczny i gotowy do masowej produkcji (zdatność do lotu certyfikuje tylko pojedyncze samoloty).
Wiele jeszcze przed nami. W ciągu dwóch lat będzie można obejrzeć Air Race E, tor, na którym zmierzy się ze sobą osiem samolotów napędzanych energią elektryczną, wznoszących się zaledwie 10 metrów od ziemi z prędkością 280 mph (450 km/h). Elektryczny pionowy start i lądowanie (eVTOL) liderzy Archer, Joby, i Beta czytają ich zasilane bateriami loty na pytanie o certyfikację.
„Widziałeś pewne wstrząsy w lotnictwie elektrycznym, ale także zobacz, jak zbliża się do rzeczywistości” w 2020 roku, mówi John Hansman, dyrektor Międzynarodowego Centrum Transportu Lotniczego MIT i część hybrydowo-elektrycznego startupu lotniczego Electra. „Jest jasne, że pojawi się nowa klasa samolotów elektrycznych. W przyszłym roku zobaczymy samoloty hybrydowe i bateryjne w służbie lub bliskie jej rozpoczęcia.”
Wyjątkowy postęp w dziedzinie akumulatorów, silników elektrycznych i innego sprzętu instalowanego w samochodach elektrycznych, jak również setki milionów dolarów na zastosowania w lotnictwie – przybliżyły technologię elektryczną do komercyjnego startu po latach wątpliwości. Bank inwestycyjny UBS szacuje, że do 2035 r. przemysł lotniczy będzie w 25% hybrydowy lub w pełni elektryczny.
Ale wznoszenie się na wyżyny nie obyło się bez turbulencji. W styczniu całkowicie elektryczny prototyp firmy Eviation stanął w płomieniach podczas testów naziemnych na lotnisku w Arizonie, prawdopodobnie z powodu przegrzewających się akumulatorów (firma twierdzi, że wejdzie do użytku do 2022 r.). Uber sprzedał swój dział lotniczy, Elevate, startupowi Joby, ponieważ perspektywy finansowe elektrycznego pionowego startu i lądowania (eVTOL) są zbyt odległe od rentowności dla borykającego się z problemami bilansu Ubera.
„Jest duża różnica między samolotem demonstracyjnym a samolotem, który próbujesz certyfikować” – powiedział Hansman, odnosząc się do procesu FAA, który wymaga setek milionów dolarów w ciągu prawie dekady. Ale nowy wyścig powietrzny już trwa. Kto jako pierwszy certyfikuje komercyjny samolot elektryczny?
Dlaczego warto wybrać napęd elektryczny?
Połowa wszystkich globalnych lotów jest krótsza niż 500 mil. To dobry punkt dla samolotów elektrycznych. Mniejsza liczba ruchomych części, mniejsza konserwacja i tania(y) energia elektryczna oznaczają, że koszty mogą spaść o ponad połowę, do około 150 dolarów za godzinę (mniejsze samoloty, takie jak Pipistrel, kosztują zaledwie kilka dolarów). Dla linii lotniczych oznacza to, że zupełnie nowe trasy pokonywane obecnie przez samochody i pociągi stają się możliwe (i opłacalne) dzięki niższym kosztom paliwa, konserwacji i pracy.
Napęd elektryczny niemal rozwiązuje kolejny problem lotnictwa: emisję dwutlenku węgla. Lotnictwo emituje ponad 2% (pdf) światowej emisji CO2, a do połowy tego stulecia może to być już prawie jedna czwarta. W sytuacji, gdy żadne alternatywne paliwo nie jest gotowe do opuszczenia ziemi, a liczba pasażerów lotniczych ma się podwoić do 2035 roku, energia elektryczna może stanowić dla branży najlepszą drogę naprzód w świecie ograniczonym przez klimat.
To prawdopodobnie sprawi, że rok 2021 będzie rokiem hybrydy. Na drodze do zaprojektowania całkowicie elektrycznego samolotu, firmy zajmujące się lotnictwem elektrycznym modyfikują to, co działa, aby utrzymać się w powietrzu. Taką strategię obrała firma Ampaire z siedzibą w Los Angeles w swoim samolocie „Electric EEL”, który łączy silnik spalinowy w nosie z elektrycznym silnikiem śmigła w tylnej części. Zmodyfikowana Cessna 337 Skymaster jest jednym z pierwszych samolotów hybrydowych, które uzyskały aprobatę FAA w ramach certyfikacji samolotów doświadczalnych (tylko niezbędna załoga i personel mogą latać).
W październiku EEL wykonał 341-milowy lot testowy pomiędzy Los Angeles i San Francisco Bay Area, najdłuższy lot elektryczno-hybrydowy w historii samolotu komercyjnego, jak twierdzi firma. Ampaire wykonuje obecnie 15-minutowe loty próbne we współpracy z hawajskimi liniami lotniczymi Mokulele Airlines, aby udowodnić wykonalność szybkich podróży między małymi lotniskami na wyspach z pozorowanym ładunkiem. W 2021 r. firma zapowiada rozpoczęcie lotów w Wielkiej Brytanii, współpracę z NASA nad projektem samolotu, zbudowanie łańcucha dostaw i położenie fundamentów pod własny pojazd, Tailwind, zbudowany na zamówienie elektryczny odrzutowiec na desce kreślarskiej (i w komorach do testów aerodynamicznych).
„Clean-sheet design”
Najwyższą nagrodą będzie zaprojektowanie całkowicie nowego samolotu elektrycznego. Ale certyfikacja nowego samolotu jest żmudna i kosztowna. „Budowa nowej planety od podstaw wymaga dużo czasu i pieniędzy” – mówi Kevin Noertker, współzałożyciel firmy Ampaire. „Minie od pięciu do siedmiu lat, zanim pojawi się projekt typu clean-sheet. Wiele firm próbuje udowodnić, że się mylimy, ale jeśli im się to uda, będzie to o wiele lepszy świat.”
Eviation Aircraft jest jednym ze startupów najdalej posuniętych w dół tego pasa startowego. Jej nowy elektryczny samolot, Alice, zrobił furorę po tym, jak przeskalowana wersja ukończyła autonomiczny lot demonstracyjny na Paris Air Show w 2017 roku. Od tego czasu, jak donosi Eviation, dziewięciomiejscowy samolot o wartości 4 milionów dolarów otrzymał ponad 150 zamówień. Jeśli chodzi o większe samoloty, Wright Electric twierdzi, że buduje flotę 186-miejscowych samolotów elektrycznych dla brytyjskich tanich linii lotniczych easyJet, które mają powstać do 2030 r.
Potem pojawiają się jednostki, które w ogóle nie potrzebują pasa startowego. Taksówki powietrzne, podobne do przerośniętych dronów, obiecują obniżyć cenę i wygodę lotów miejskich do poziomu wystarczająco niskiego, aby przekształcić miasta i dostawy tego samego dnia. Samolot eVTOL firmy Archer Aviation będzie promować czterech pasażerów w swoich pojazdach z prędkością do 150 mph około 60 mil. „Budujemy pierwszą na świecie całkowicie elektryczną linię lotniczą” – mówi Adam Goldstein, współzałożyciel firmy Archer. „Możesz spodziewać się, że będziemy latać w 2021 roku”. Firma celuje w trasy miejskie w cenie UberX, około 3 do 6 dolarów za pasażera-milę. Do 2024 roku planuje, aby społeczeństwo jeździło wewnątrz swoich pojazdów. Archer, podobnie jak rywale Joby i Beta, ścigają się o certyfikaty FAA dla swoich samolotów.
Najnowszymi dziećmi na rynku są samoloty typu STOL (short take-off and landing). Łączą one w sobie prostotę i oszczędności samolotów stałopłatowych z ekstremalnie krótkimi odległościami startu wynoszącymi 100 stóp lub mniej, czyli około jednej trzeciej boiska piłkarskiego. Ciąg silników elektrycznych umieszczonych wzdłuż skrzydeł generuje dodatkową siłę nośną, co pozwala uniknąć złożoności inżynieryjnej i wyzwań związanych z certyfikacją, z jakimi borykają się samoloty eVTOL.
Wszystkie te firmy będą musiały podjąć trudne decyzje, aby zapewnić, że odpowiednia technologia znajdzie się w samolocie w czasie, gdy projekty szybko się rozwijają, mówi Matt Trotter z Silicon Valley Bank: „Tempo innowacji w lotnictwie jest obecnie szybsze niż kiedykolwiek widzieliśmy u przedsiębiorców, z którymi rozmawiamy”. Paliwo, autonomia i współczynniki kształtu to wszystko jest do wzięcia. Baterie są tanie i łatwo dostępne, ale wodór wygląda coraz bardziej atrakcyjnie w przypadku lotów na dystansie kilkuset mil (jego pozyskiwanie i przechowywanie pozostaje wyzwaniem).
Autonomiczne samoloty komercyjne również w końcu startują, a połączenie samolotów bez pilota z napędem elektrycznym mogłoby zapewnić ogromne oszczędności. Ale FAA nie pozwoli jeszcze pilotom opuścić kokpitu. Egzotyczne kształty samolotów nie są już opracowywane, ponieważ małe silniki elektryczne pozwalają inżynierom lotniczym eksperymentować z umieszczaniem jednego lub kilkunastu na różnych powierzchniach płatowca.
Wszystko to zmusza firmy do opracowywania samolotów, które będą przystosowane do różnych technologii mogących zyskać popularność w nadchodzących latach. Jeff Engler, prezes Wright Electric, mówi, że jego firma „równolegle przetwarza” różne projekty, przygotowując się do certyfikacji samolotu, który może pomieścić baterie, napęd hybrydowy lub wodorowy. W sumie szacowano, że około 200 samolotów elektrycznych będzie w trakcie rozwoju w 2019 roku, co stanowi wzrost o jedną trzecią w porównaniu z rokiem wcześniej.
Inwestorzy chętnie stawiają na ten sektor. „Największą zmianą, jaką ostatnio widzimy, jest dostęp do kapitału dla głębokiej technologii” – mówi Trotter. Od 2015 roku 10 czołowych startupów z branży lotnictwa elektrycznego na świecie pozyskało ponad 1,2 miliarda dolarów, z czego większość w ostatnim roku (na czele z rundą 590 milionów dolarów przez Joby Aviation) – wynika z danych PitchBook. Linie lotnicze przeznaczają pieniądze na łańcuch dostaw dla napędów elektrycznych. Ramiona inwestycyjne JetBlue Airways zainwestowały 250 milionów dolarów w startupy z napędem elektrycznym w ciągu ostatnich trzech lat, a Intel, Toyota Motor, Daimler i Geely Automobile w Chinach tłumnie wkraczają w tę przestrzeń.
A wojsko wraca do swoich korzeni jako wczesny fundator technologii z Doliny Krzemowej: Marynarka Wojenna i Siły Powietrzne zapewniają fundusze, wsparcie i testy dla autonomicznych i elektrycznych dronów towarowych. Czteroosobowy samolot eVTOL firmy Joby Aviation zdobył niedawno certyfikat zdatności do lotu od Sił Powietrznych, aby rozpocząć misje wojskowe (19 innych firm jest w kolejce do tego samego).
Przedsiębiorstwa te będą potrzebowały całej gotówki, jaką mogą zdobyć. Elektryczne startupy lotnicze, przewiduje jeden z dyrektorów linii lotniczych, mogą potrzebować 17 miliardów dolarów (być może nawet 40 miliardów dolarów), aby certyfikować swoje samoloty i budować swoje firmy, co stanowi znaczną część kapitału wysokiego ryzyka każdego roku. Kilka firm już zaliczyło katastrofalne lądowania. Zunum Aero, pomimo pozyskania 6,8 mln dolarów od inwestorów, w tym Boeinga i JetBlue, zabrakło pieniędzy w 2018 r. i zwolniło 70 pracowników (teraz ponownie zbiera fundusze). Bez masywnych infuzji gotówki i nowych źródeł przychodów, zanim ich własne jednostki będą gotowe do lotu, więcej firm prawdopodobnie dołączy do Zunum.
Wyścig lotnictwa elektrycznego będzie w takim samym stopniu przeciwko bankructwu, jak i rywalom.
.