Zunum elektriske fly

Som TU tidligere har fortalt, er Seattle-selskapet Zunum er i full gang med å utvikle elektriske fly. I første omgang ser de på et som skal ta rundt 12 passasjerer og som fly over 300 kilometer på batteridrift, eller over 1100 kilometer ved hjelp av det de kaller en rekkeviddeforlenger, som er en turbinbasert generator plassert inne i flyet.

– Selve flyet, og de større modellene vi har på tegnebrettet, vil være helelektriske. Fremdriften er det innkapslede turbiner med kraftige elektromotorer som står for. De ser ut som jetmotorer, men virker mer som propeller, sier grunnlegger og sjef for Zunum, Ashish Kumar. På Skype fra Seattle.

Rekkeviddeforlengere vil være en overgangsfase, tror han. Etter hvert kommer batteriteknologien til å bli så bra at de kan droppe turbinen, men vi må nok vente til 2030 før det skjer. Men det vil være en gradvis utvikling. Han ser for seg en helelektrisk rekkevidde om åtte til ni år på 500 kilometer.

• Ekspert: Batteriene er fremdeles for tunge til rene elfly

Til småflyplasser

Dette handler ikke bare om elektrifisering av fly, mener Zunum. En viktig del av visjonen er å reaktivisere alle de små flyplassene som finnes. Bare i USA er det rundt 13.000 små flyplasser, men det aller meste av flytrafikken er konsentrert rundt de 100 største.

– Det er et veldig stort potensial for å kunne fly folk fra der de er til dit de skal, sier Kumar. Og slik forstår jeg det er i Norge også. I motsetning til Hyperloop og høyhastighetstog har vi her en fiks ferdig infrastruktur som vi kan tilby rask og billig transport til. Dette kan blir det elektriske distriktsflyet, sier han.

Ikke som elbil

Et elektrisk fly som skal opp i marsjhøyde trenger kraft. Mye mer enn det dagens elbiler kan tilby. Motorene trenger en megawatt under oppstigning, men under halvparten når de er oppe og skal opprettholde hastighet. Batteriene vil ha en vekt på opptil 20 prosent av flyet.

En slik kraftforsyning krever noe helt annet enn det vi finner i dagens elbiler. Både fra batteriene og helt ut til motorene.

• Ny elektrisk flyprodusent: Vil ta opp kampen med Boeing og Airbus 

Motorer

Elmotorene, som driver fremdriftsturbinene, er montert inne i de jetmotorliknende sylindrene. De opererer med mye lavere trykk enn jetmotorer, men har mye høyere virkningsgrad. Samtidig støyer de 80 prosent mindre enn selv dagens støysvake high bypass jetmotorer under takeoff. Vi har folk fra Rolls Royce som jobber med utformingen av de nye viftene i motorene. Den høye virkningsgraden vi sikter mot er en viktig grunn til at vi kan fly så langt på den strømmen vi har i batteriene, sier Kumar.

– Likevel vil de ha skyvkraft nok til at vi klarer oss med 40 prosent kortere rullebane. Det gjør det mulig å trafikkere svært små flyplasser. Motorene kan også brukes til å bremse flyet ved å virke som vindturbiner. Det gjør at de kan gjenvinne energi omtrent som i elbiler når de bremser. Forutsetningen er at vi lander litt brattere enn dagens fly, men det betyr også at vi kan konstruere flyet uten flaps. Det reduserer både kostnader og vekt, sier han.

Det er klart at så kraftige motorer er store, men det er ikke noe problem mener Kumar.

– For det første vil de blir store i lengderetningen i stedet for radielt, men viften de driver er mest effektiv i periferien så om motorene tar en del plass i sentrum betyr ikke det så mye. Det at viften er montert inne i en sylinder gjør at vi reduserer støynivået betydelig. Det har også innvirkning på luftstrømmen rundt flyet. I et propellfly blir det mye turbulent strøm, men her blir den mye mer laminær og det gir langt mindre motstand.

Små fly Zunum tar sikte på med sitt første fly støyer uforholdsmessig mye inne i kabinen. Det kan alle som har fløyet med slike bekrefte. Her vil de elektriske motorene gi et mye bedre «inneklima».

• Les også: «Hvem var først»-kontrovers da elfly krysset kanalen

Vingebatterier

De fleste fly lagrer drivstoff i vingene. Zunums fly skal ikke ha med seg så mye drivstoff så det er plass til batterier i vingene. Selskapet er klar over den raske utviklingen det er på batterier og har ikke bundet seg til en spesiell batterikjemi.

– Vi bygger modulære batteripakker som vi lett kan skifte ut om det kommer bedre batterier, og vi legger inn et ledningsnett som gjør at vi forbereder flyene for helelektrisk drift når den tid kommer. Da er det bare å ha ut turbingeneratoren og tankene og sette inn flere av de nye batteriene som kommer, sier han.

Billigere

Zunum mener de nye flyene vil bli mellom 60 og 70 prosent mindre kostbare i drift enn vanlige fly. Halvparten av dette kommer fra den elektriske driften, og halvparten på grunn av den langt bedre aerodynamikken de sikter mot.

En del av grunne til at tradisjonelle fly er så kostbare er at de er overdesignet med tanke på distansen de skal fly. Svært ofte opererer de på ruter som er mindre enn halvparten av det de kan fly.

– Det gjør flyene tyngre og dyrere. Derfor har vi designet flyet til de korte distansene. De kan fly høyt, men vil typisk fly under 18.000 fot og med en hastighet på mach 0,4.

Vil ha produksjonspartnere

Kumar ser ingen grunn til at de skal etablere egen produksjon. Det er rundt 15 produsenter av fly i denne størrelsesorden som kan ta seg av det. De vil heller være utviklingspartnere og støtte produsentene.

Den første flygningen er planlagt til 2019, men det vil være et modifisert konvensjonelt fly. Den første motoren skal testes allerede neste måned.

Selskapet ser for seg mellom fire og fem prototyper før de går i produksjon rundt 2022. De første flyene vil bli produsert i USA, men det er ingen ting i veien for at de kan produseres andre steder i verden senere.

• Elektriske fly: Gir muligheter for ny design og lavere forbruk

Høyaktuelt i Norge

– Vi mener at elektriske fly, slik som de Zunum foreslår, er høyaktuelle her i landet. Vi har fulgt utviklingen over tid sammen med Norges luftsportforbund, sier seniorrådgiver på strategi og utvikling i Avinors konsernstab, Olav Mosvold Larsen.

Avinor har arbeidet lenge med utfordringene rundt elektrifisering av luftfarten og hatt kontakt med både de som bygger fly og komponenter til dem. Nå tror de tiden snart kan være inne. Mye av teknologien er på plass, men det tar nok noen år før de første flyene blir kommersielt tilgjengelig. Det er særlig batterikapasiteten som er en utfordring. Og så må flyene bygges, testes og sertifiseres. Det er ikke gjort over natten.

– Vi begynte å se på dette ut fra et klimaperspektiv hvor elfly er en åpenbar løsning. Men vi ser nå også at mindre elektrifiserte fly kan åpne en rekke nye muligheter. Spesielt når vi ser på kortbanenettet. De vil tilby billigere transport og de er mye mer stillegående. Det kan gjøre det mulig å fly oftere og trafikkere mindre flyplasser, noe som åpner muligheter for både private, næringslivet og turisme, sier han.

Mosvold Larsen antar at de første flyene vil være mindre - med et passasjerantall under 19. Det kan være en god størrelse for å betjene kortbanenettet. Flere aktører i markedet antyder at de kan ha prototyper i luften før 2020, og at de kan være kommersielt tilgjengelige noen år etter det.

– Da kan det være muligheter for at de første ruten her i landet kan komme i 2025, men vi tror at i perioden mellom 2025 og 2030 vil det skje veldig mye på dette området.

• Mellomleder i teknologibedrift? Dette bør du tenke på før du takker ja til stillingen

Ikke så langt i første omgang

Når Zunum påstår at deres første 12 seter fly vil ha en rekkevidde på litt over 300 kilometer, så er det innenfor det mange ruter her i landet trenger tror Avinor. Mosvold Larsen peker på at det er mindre enn 350 kilometer fra Gardermoen til Flesland i luftlinje.

– Ren batteridrift er selvfølgelig å foretrekke, men det er ikke sikkert rekkevidden blir noe problem i Norge. Når Zunum og andre kan utstyre flyene med rekkeviddeforlengere i form av turbiner, eller brenselceller, vil det gjøre at man kan betjene lengre ruter.  

Vurderer annen teknologi

Zunum er ikke bundet til batterier og turbiner. De ser også på om de kan utnytte hydrogen i brenselceller og om de kan ha glede av superkapasitorerer ved spesielt høye strømtrekk.

– Hydrogen kan bli interessant og her skjer det mye hvert år, men i dag er en turbin, som kan bruke fornybart drivstoff, det beste. Ikke minst for at dette er en teknologi flyindustrien er så godt kjent med. Turbiner kan også være viktige for sikkerheten siden de vil være kraftige nok til å generere strøm om det skulle skje noe med batteriene, sier han.

• Teslas nye fartsmonster: Har 800 kilometer rekkevidde