För 140 000 dollar kan du flyga ditt eget elektriska flygplan. Det slovenska företaget Pipistrel säljer Alpha Electro, det första elektriska flygplanet som certifierades som flygdugligt av Federal Aviation Administration (FAA) 2018. Det är en welterviktare på bara 368 kilo och drivs av ett 21 kWh-batteripaket – ungefär en femtedel av kraften i en Tesla Model S. I cirka 90 minuter håller pilotträningsplanet dig och en kompanjon i luften utan att förbränna en droppe fossilt bränsle.
De av oss som inte har en pilotlicens kommer att få vänta längre på utsläppsfri flygning – men inte mycket. Trots alla utmaningar har 2020 visat sig vara ett milstolpeår för den elektriska luftfarten. Elflygplan satte nya distansrekord, replikerade korta kommersiella flygvägar, vann över den amerikanska militären och lockade köpare från stora flygbolag.
Och i juni beviljade europeiska tillsynsmyndigheter ett annat av Pipistrels flygplan, Velis Electro, världens första elektriska ”typcertifiering”, vilket innebär att hela flygplanskonstruktionen anses vara säker och redo för massproduktion (luftvärdighet certifierar endast enskilda flygplan).
Mycket mer är på gång. Inom två år kommer du att kunna titta på Air Race E, en bana där åtta eldrivna flygplan ställs mot varandra och zoomar bara 10 meter från marken i 280 mph (450 km/h). De ledande eVTOL-flygarna (Electric vertical take-off and landing) Archer, Joby och Beta läser sina batteridrivna flygningar på frågan om certifiering.
”Du har sett vissa omvälvningar inom den elektriska luftfarten, men ser också att den kommer närmare verkligheten” år 2020, säger John Hansman, direktör för MIT:s International Center for Air Transportation, och delaktig i det hybridelektriska flygplansstartup Electra. ”Det är tydligt att det kommer att uppstå en ny klass av elektriska flygplan. Nästa år kommer man att se hybrid- och batteriflygplan i trafik eller nära att tas i bruk.”
De anmärkningsvärda framstegen i batterier, elmotorer och annan hårdvara som installerats i elbilar – liksom hundratals miljoner dollar i flygtillämpningar – har fört den elektriska tekniken mycket närmare en kommersiell start efter år av tvivel. År 2035, uppskattar investeringsbanken UBS, kommer flygindustrin att till 25 procent vara hybrid eller helt eldriven.
Men uppstigningen har inte varit utan turbulens. I januari brann en helelektrisk prototyp från Eviation i lågor under marktester på en flygplats i Arizona, sannolikt på grund av överhettade batterier (företaget säger att den kommer att tas i bruk 2022). Uber sålde sin flygdivision, Elevate, till det nystartade företaget Joby eftersom de ekonomiska utsikterna för elektrisk vertikal start och landning (eVTOL) fortfarande ligger för långt ifrån lönsamhet för Ubers kämpande balansräkning.
”Det finns en stor skillnad mellan ett demonstrationsflygplan och ett flygplan som du försöker certifiera”, sade Hansman, och syftade på en FAA-process som kräver hundratals miljoner dollar under nästan ett decennium. Men den nya flygkapplöpningen har inletts. Vem kommer att bli först med att certifiera ett kommersiellt elflygplan?
Varför satsa på elflyg?
Hälften av alla globala flygningar är kortare än 500 miles. Det är det perfekta området för elflygplan. Färre rörliga delar, mindre underhåll och billig el innebär att kostnaderna kan sjunka med mer än hälften till cirka 150 dollar per timme (mindre flygplan som Pipistrels kostar bara några få dollar). För flygbolagen gör detta helt nya rutter som nu täcks av bil och tåg möjliga (och lönsamma) tack vare lägre bränsle-, underhålls- och arbetskostnader.
Elektrisk framdrivning löser nästan ett annat problem för luftfarten: koldioxidutsläpp. Flyget släpper ut mer än 2 % (pdf) av världens koldioxidutsläpp, och det kan nå upp till nästan en fjärdedel vid mitten av århundradet. Eftersom inget alternativt bränsle är redo att lämna marken och antalet flygpassagerare kommer att fördubblas fram till 2035, kan elektricitet vara den bästa vägen framåt för branschen i en klimatbegränsad värld.
Detta kommer troligen att göra 2021 till hybridens år. På vägen mot att konstruera helelektriska flygplan ändrar elflygföretagen det som fungerar för att hålla sig uppe i luften. Detta var Los Angeles-baserade Ampaires strategi med sin ”Electric EEL”, som kombinerar en förbränningsmotor i nosen med en elektrisk propellermotor baktill. Den modifierade Cessna 337 Skymaster är en av de första hybriderna som godkänts enligt FAA:s experimentella flygplanscertifiering (endast nödvändig besättning och personal får flyga).
I oktober genomförde EEL en 341 mil lång testflygning mellan Los Angeles och San Francisco Bay Area, vilket enligt företaget är den längsta elhybridflygning som någonsin gjorts av ett kommersiellt flygplan. Ampaire flyger nu 15-minuters provflygningar i samarbete med Hawaii-baserade Mokulele Airlines för att bevisa genomförbarheten av snabba resor mellan öarnas små flygplatser med skenbara nyttolaster. År 2021 säger företaget att det kommer att börja flyga i Storbritannien, samarbeta med NASA för att se över sina flygplanskonstruktioner, bygga upp en leveranskedja och lägga grunden för sitt eget fordon, Tailwind, ett specialbyggt elektriskt jetflygplan på ritbordet (och aerodynamiska testkammare).
”Clean-sheet design”
Det ultimata priset kommer att vara att designa helt nya elektriska flygplan. Men det är fortfarande svårt och dyrt att certifiera ett nytt flygplan. ”Det tar mycket tid och mycket pengar att bygga en ny planet från grunden”, säger Kevin Noertker, medgrundare av Ampaire. ”Det kommer att ta fem till sju år innan man får en ren design. Många företag försöker bevisa att vi har fel, men om de lyckas blir det en mycket bättre värld.”
Eviation Aircraft är ett av de nystartade företag som befinner sig längst ner på denna landningsbana. Dess nya elflygplan, Alice, gjorde stor succé efter att en nedskalad version genomförde en autonom demonstrationsflygning på Paris Air Show 2017. Sedan dess, rapporterar Eviation, har det nio-sitsiga planet på 4 miljoner dollar fått mer än 150 beställningar. När det gäller större flygplan säger Wright Electric att man bygger en flotta av 186-sitsiga elflygplan för det brittiska lågprisflygbolaget easyJet som ska vara klara 2030.
Då finns det farkoster som inte behöver någon landningsbana alls. Flygtaxi, som liknar överväxta drönare, lovar att göra priset och bekvämligheten av flygning i städerna tillräckligt lågt för att omvandla städer och leveranser samma dag. Archer Aviations eVTOL-flygplan kommer att transportera fyra passagerare i sina fordon i hastigheter på upp till 150 mph cirka 60 miles. ”Vi bygger världens första helt elektriska flygbolag”, säger Adam Goldstein, medgrundare av Archer. ”Du kan förvänta dig att vi flyger 2021.” Företaget siktar på stadsrutter till priset av en UberX, cirka 3-6 dollar per passagerarmil. År 2024 planerar företaget att få allmänheten att åka med i sina fordon. Archer, liksom rivalerna Joby och Beta, tävlar alla om att säkra FAA-certifiering för sina flygplanslinjer.
De nyaste barnen på blocket är STOL-flygplan (short take-off and landing). De kombinerar enkelheten och kostnadsbesparingarna hos flygplan med fasta vingar med extremt korta startsträckor på 30 meter eller mindre, ungefär en tredjedel av en fotbollsplan. En rad elmotorer längs vingarna genererar extra lyftkraft, vilket gör att man undviker en del av den tekniska komplexitet och de certifieringsutmaningar som eVTOL:s står inför.
Alla kommer att ställas inför svåra beslut för att se till att rätt teknik kommer in i flygplanet vid en tidpunkt då konstruktionen utvecklas snabbt, säger Matt Trotter från Silicon Valley Bank: ”Innovationstakten inom luftfarten är just nu snabbare än vad vi någonsin har sett hos de entreprenörer vi talar med.” Bränsle, autonomi och formfaktorer är alla aktuella. Batterier är billiga och lättillgängliga, men vätgas ser alltmer attraktivt ut för flygningar på mer än några hundra mil (men det är fortfarande en utmaning att hitta och lagra det).
Autonoma trafikflygplan håller äntligen på att lyfta också, och att kombinera pilotfria flygplan med elektrisk framdrivning skulle kunna ge enorma kostnadsbesparingar. Men FAA kommer inte att låta piloterna lämna cockpit helt och hållet ännu. Och exotiska flygplansformer är på väg bort från ritbordet eftersom små elmotorer låter flygtekniker experimentera med att placera en – eller ett dussin – på olika ytor av flygplansskrovet.
Allt detta tvingar startup-företag att utveckla flygplan som kan ta emot olika tekniker som sannolikt kommer att vinna mark under de kommande åren. Jeff Engler, vd för Wright Electric, säger att hans företag ”parallellbehandlar” olika konstruktioner när det förbereder sig för att certifiera ett flygplan som kan rymma batterier, hybrid eller vätgas. Totalt uppskattas cirka 200 elektriska flygplan vara under utveckling 2019, vilket är en ökning med en tredjedel jämfört med året innan.
Investerare satsar ivrigt på sektorn. ”Den största förändringen vi ser på senare tid är tillgången till kapital för djup teknik”, säger Trotter. Sedan 2015 har 10 av de ledande startupbolagen inom elflyg globalt sett tagit in mer än 1,2 miljarder dollar, varav de flesta under det senaste året (med Joby Aviation som ledare för en rundgång på 590 miljoner dollar), enligt PitchBook. Flygbolagen öser pengar i leveranskedjan för elektrisk framdrivning. JetBlue Airways investeringsavdelning har investerat 250 miljoner dollar i nystartade företag inom elektrisk luftfart under de senaste tre åren, och Intel, Toyota Motor, Daimler och Geely Automobile i Kina tränger sig in i området.
Och militären återvänder till sina rötter som en av de tidiga finansiärerna av teknik från Silicon Valley: Flottan och flygvapnet tillhandahåller båda medel, stöd och tester för autonoma och elektriska lastdrönare. Joby Aviations eVTOL-flygplan för fyra personer fick nyligen ett luftvärdighetscertifikat från flygvapnet för att börja flyga militära uppdrag (19 andra företag står i kö för att göra detsamma).
Dessa företag kommer att behöva alla pengar de kan få. Startupföretag inom elflyg, förutspår en flygbolagsdirektör, kan behöva 17 miljarder dollar (kanske så mycket som 40 miljarder dollar) för att certifiera sina flygplan och bygga upp sina företag, en betydande andel av riskkapitalet varje år. Några företag har redan gjort kraschlandningar. Zunum Aero, som trots att det samlade in 6,8 miljoner dollar från investerare som Boeing och JetBlue, fick slut på pengar 2018 och sade upp 70 anställda (nu håller det på att samla in pengar igen). Utan massiva tillskott av pengar och nya intäktskällor innan deras egna farkoster är redo att flyga är det troligt att fler företag kommer att ansluta sig till Zunum.
Den elektriska luftfarten kommer att tävla lika mycket mot konkurs som mot rivaler.