Annons

Högtflygande planer. År 2022 planerar amerikanska Zunum att sätta sitt första hybrid-elplan i trafik. Planet ska ha plats för 12 passagerare och en maxfart på 500 kilometer i timmen. Nästa steg är ett hybridplan för 50 passagerare. Dessa plan ska främst trafikera mindre flygplatser på regionala rutter.

Bild: 
Zunum

Nu lyfter elplanen

Eldrivna flygplan är inte längre en galen idé ur en science fiction-roman. Stora flygplanstillverkare som Airbus och Boeing satsar på tekniken och utmanas av en växande skara nya, små och innovativa företag. Första landet med elektrifierat inrikesflyg kan bli Norge.

Författare: 

Publicerad:

2018-05-17

Serviceteknikern drar ut laddkontakten från planets ena sida. Klart för start. Ljudlöst rullar planet mot startbanan. Det enda som de 50 passagerarna hör när planet skjuter fart är ett svagt vinande. Den 40 mil långa resan klaras av på drygt en timme. Utsläppen av koldioxid är noll.

För alla som har klimatångest över sina flygresor låter det här scenariot som en dröm. Tysta, eldrivna flygplan som laddar sina batterier med förnybar el från sol och vind. År 2040 kan de vara verklighet – i Norge. Landet som redan har högst andel elbilar i världen vill nu elektrifiera även sin flygtrafik.

– Jag tror att det är fullt möjligt att kortare flygresor kan ske helt elektriskt till 2040, säger Dag Falk-Petersen, chef för det statliga bolaget Avinor som driver majoriteten av de norska flygplatserna.

Med stor entusiasm berättar han om planerna vid en konferens om framtidens utsläppsfria flyg som hålls i Oslo i slutet av mars. Publiken, ett par hundra representanter från bland annat flygindustrin, applåderar och lovordar initiativet.

– Hatten av för Norge. De driver på tekniken som innebär en lika stor revolution för flyget som jetmotorn, säger Glenn Llewellyn, som leder arbetet med eldrift hos flygplanstillverkaren Airbus.

Planerna på att elektrifiera den norska flygtrafiken tog sin början för ett par år sedan och har stöd från staten. Avinor har fått i uppdrag av norska regeringen att utforma ett program för att gå till konkret handling. Hittills har det resulterat i en förstudie och en beställning på ett litet tvåsitsigt elplan som ska levereras i juni. Det ska ge grundläggande kunskap om vad som krävs för laddning, drift och underhåll.

Inom ett till två år kan nästa stora steg tas. Då räknar Dag Falk-Petersen med att Avionor ska be flygplanstillverkarna om anbud på fem till 15 eldrivna flygplan med plats för tolv till 50 passagerare.

För deltagarna på konferensen är de norska planerna fullt realistiska – och nödvändiga för att minska flygets klimatpåverkan. Visserligen blir de stora jetplanen allt bränslesnålare; räknat per passagerare och kilometer släpper de bara ut hälften så mycket koldioxid som för 20 år sedan. Men eftersom flygtrafiken växer ännu snabbare ökar också utsläppen.

Att gå över till biobränsle är ett alternativ, men utvecklingen går trögt. Flygbränsle tillverkat av förnybara råvaror är betydligt dyrare än det fossila bränslet, och utbudet är begränsat. Än så länge finns endast en större tillverkare i världen. Om flyget ska få bukt med utsläppen behövs något annat – och i konferenssalen i Oslo råder enighet om att eldrift är den rätta vägen.

Frågan är hur det ska gå till. Att driva en elbil en längre sträcka kräver massor av tunga batterier. Ett flygplan måste kunna lyfta både sig självt och alla batterier upp i luften. Ekvationen verkar omöjlig. Jetbränsle innehåller minst 60 gånger mer energi per kilo än dagens batterier gör.

Olaf Otto, marknadschef på industrikoncernen Siemens avdelning för elflyg, är ändå optimistisk. Han lånar mitt anteckningsblock och ritar en kurva över effektbehovet under en typisk flygning. Det blir en puckel i starten, sedan sjunker kurvan och ligger konstant under själva resan för att dala vid landningen. Den här ojämna profilen bidrar till att jetmotorerna inte alltid arbetar optimalt. Generellt har de dessutom en verkningsgrad på omkring 50 procent, vilket betyder att bara hälften av bränslet används till att driva planet framåt. Resten är förluster, mest i form av värme.

Elmotorer har däremot en verkningsgrad på uppåt 95 procent. Det betyder att batterierna inte måste bära med sig lika mycket energi. Dessutom kan de fortfarande förbättras, och man ska inte glömma bort att det finns alternativ. Flera försök pågår med att använda bränsleceller i stället för batterier.

En annan sak som skiljer elmotorn från jetmotorn, poängterar Olaf Otto, är att elmotorerna inte måste vara stora för att vara effektiva. Det öppnar för helt nya sätt att konstruera energieffektiva flygplan.

– Vi kommer att få se helt nya typer av flygplan som ritar om kurvorna över energibehovet, säger han och ritar ett plan som i stället för en stor motor under varje vinge har flera mindre elmotorer på rad.

Ett sådant exempel är experimentplanet X-57 Maxwell, som utvecklas av den amerikanska rymdstyrelsen Nasa och som utmålas som ”en ny era inom flyget”. På de smala vingarna sitter 14 elmotorer varav en lite större vid vingspetsarna. Vid starten hjälps alla motorer åt för att planet ska kunna lyfta från marken. Under gång är det däremot bara de yttersta motorerna som arbetar, medan de övriga fäller ihop sina propellrar för att minska luftmotståndet. Bland annat tack vare vingarnas lägre vikt och smarta aerodynamik ska planet bara kräva en femtedel så mycket energi som en traditionell motsvarighet, enligt Nasas beräkningar.

Tyska Lilium (t.v.) och kinesiska Ehang (ovan) är två av de cirka 70 företag i världen som utvecklar nya typer av eldrivna taxiflyg med plats för två till fyra passagerare.

Finns det då några fullständigt elektrifierade flygplan som faktiskt flyger? Ja, sedan omkring tio år går det att köpa eldrivna motorsegelflygplan. Och förra året startade serietillverkning av världens första, helt elektriska skolflygplan, Alpha Electro. Med hjälp av sex batteripaket i nospartiet kan det tvåsitsiga planet hålla sig i luften i ungefär en timme.

Bakom utvecklingen står företaget Pipistrel i Slovenien, som nu tillverkar ett plan i veckan, berättar grundaren och vd:n Ivo Boscarol. Som pionjär inom elektriskt flyg finns han så klart på plats på konferensen i Oslo. Det är för övrigt en Alpha Electro som Avionor har beställt som sitt första elflygplan.

Ivo Boscarol kan rada upp fördelar med eldrivna flygplan. Förutom att de blir tysta, effektiva och utsläppsfria – så länge de laddas med förnybar el – så blir de också billigare i drift. Motorerna kräver mindre underhåll och elen är billigare än vanligt flygbränsle.

– Vi kan få ner kostnaderna för en flyglektion med över 70 procent, säger han och berättar att planet använder propellern som en generator under landningen för att återvinna energi, ungefär som elbilar kan ta vara på bromsenergin.

Men för större plan och längre flygningar är batterierna fortfarande för dåliga. Precis som biltillverkarna satsar därför flera flygplanstillverkare på hybrider. För att avlasta batterierna placeras en förbränningsmotor ombord för att kunna driva en generator som ger el till elmotorn.

 – Beräkningar visar att det kan minska energibehovet med 10 till 20 procent från start till landning, säger Olaf Otto och förklarar att besparingen kommer av att förbränningsmotorn kan göras mindre och drivas mer optimalt än en vanlig flygmotor. Drivs den dessutom med biobränsle och batterierna laddas med förnybar el blir nettoutsläppen noll.

För att utveckla och testa hybridtekniken i luften startade Siemens i slutet av förra året ett stort projekt tillsammans med Airbus och flygmotortillverkaren Rolls-Royce. Tillsammans utvecklar de tre företagen ett slags flygande utvecklingsplattform, som består av ett traditionellt fyrmotorigt plan med plats för 100 passagerare, som ska byggas om för hybriddrift. I ett första steg byts en av de vanliga motorerna ut mot en elmotor. Premiärflygningen är planerad till 2020. Därefter ska ytterligare en motor bytas ut.

Airbus största konkurrent, Boeing, satsar också på hybridteknik och har investerat i amerikanska Zunum, som grundades 2013 och utvecklar hybridplan för kortare flygresor. Redan 2023 ska det första planet med plats för tolv passagerare och en räckvidd på omkring 100 mil börja tillverkas. Till mitten av 2030-talet hoppas företaget på flygplan som kan flyga 240 mil och som har plats för 100 passagerare. Tanken är att tysta elplan ska trafikera små flygplatser nära städerna.

– Även om det tar längre tid i luften kan restiden från dörr till dörr halveras om du slipper ta dig till en storflygplats, säger Zunums vd, Matt Knapp. Han räknar med att det finns 13 000 mindre flygplatser bara i USA som kan trafikeras av regionala elplan.

Han hoppas att Norge ska bli en av hans första kunder. Landet är på många sätt idealiskt för elflyg, med många små flygplatser relativt nära varandra och med få passagerare. Bergen och fjordarna gör det svårt att färdas på andra sätt. Dessutom kommer 98 procent av Norges el från vattenkraft.

Flygindustrin går in i en ny era – elmotorer ger andra typer av flygplan. Den amerikanska rymdstyrelsen Nasas experimentplan X-57 är ett exempel på hur eldrivna flygplan kan konstrueras på helt nya sätt. I stället för två stora motorer har planet fjorton små eldrivna propellrar. Driften ska bara kräva en femtedel så mycket energi som en traditionell motsvarighet, enligt Nasas beräkningar.

Bild: 
Johan Jarnestad & Marie Alpman

Men det finns stora hinder på vägen. Ett stort sådant är certifiering. För att få flyga med passagerare krävs rigorösa säkerhetstest som kan ta många år. Säkerheten är för övrigt ett annat frågetecken. En elbil som blir stående vid vägkanten för att batterierna har tagit slut är ingenting jämfört med ett elflygplan vars batterier tar slut uppe i luften. Än värre är det om batterierna börjar brinna.

Det är inte svårt att hitta forskare som är skeptiska till att utvecklingen av eldrivna flygplan går så snabbt som förespråkarna hoppas. En av dem är Ulf Ringertz, professor i flygteknik på Kungliga tekniska högskolan, KTH. Han tror att det blir svårt att skala upp tekniken.

– Problemet är batterierna, som har alldeles för låg energitäthet. Det är svårt att se att det ska gå att göra lönsamt i jämförelse med det flyg vi har i dag, säger han.

Även Ingo Staack, flygforskare vid Linköpings universitet, har svårt att se hur batterier skulle kunna användas för längre flygningar.

– Kemin sätter gränser för hur bra batterierna kan bli. Dessutom måste planet bära med sig batterierna även när de är tomma. Det är en stor nackdel.

För mindre flygplan finns däremot inte samma tekniska hinder. Inom detta område råder febril aktivitet. Runt om i världen pågår ett 70-tal projekt som utvecklar olika typer av flygande taxiplan med plats för upp till fyra passagerare. Tanken är att korta restiderna i stora städer med hjälp av billiga, tysta och eldrivna farkoster, som tar passagerare från hållplatser på ett hustak till ett annat. På sikt ska resorna till och med ske utan pilot.

Bland dem som investerar i tekniken finns Airbus. Företaget utvecklar två små batteridrivna farkoster. Den ena, som har fått namnet Vahana, lyfte från marken i januari i år och hovrade någon minut innan den landade igen. Den andra farkosten, döpt till City Airbus, är en så kallad multikopter med fyra rotorer. Premiärflygningen ska ske senare i år.

Även när det gäller flygande taxi är planerna optimistiska. Omkring 2025 spås trafiken vara i gång. Det gäller då att myndigheterna har gett tillstånd och att de kunnat visa att planen är tillräckligt säkra. Vad biljettpriset slutligen landar på är ännu ett stort frågetecken.

Du har just läst en artikel från tidskriften Forskning & Framsteg. Prenumerera här.

Kommentera:

1

Dela artikeln:

TIDNINGEN FÖR DIG SOM ÄR NYFIKEN PÅ ALLVAR
11 nummer 859 kr
2 nummer 99 kr
Du vet väl att du kan läsa Forskning & Framsteg i din läsplatta? Ladda ned appen från App Store eller Google Play. (Läsplatteutgåvan ingår i alla prenumerationer.)

Kommentarer

Mycket spännande! Är vi inne i ett stort skifte inom transporter? Verkar så. Undrar vad jag skall göra med min gamla dieseldrivna Land Rover från -70 talet? Kanske bygga om till gengas till att börja med...i den allt glesare glesbygden som jag bor... men det går bra för Sverige, säger dom...jag är inte en robot...ännu.

Lägg till kommentar