Airbus-sjef: Helelektrisk lufttransport mye nærmere enn folk tror

Teknologisjef for elektrifisering i Airbus, Glenn Llewellyn, mener elektrisk luftfart har en stor fremtid som vil begynne med små farkoster, og øke i størrelse til fly med 100 passasjerer som kan fly moderat lange ruter.

Han tror også at de store langdistanseflyene vil bli nullutslipp, men det vil ta tid.

– Vi har nå gjort mer enn 60 testflygninger med det elektriske flyet vi kaller Vahana. Det er et fly med åtte motorer som kan ha fra 100 til 200 kW hver. Motorene løfter flyet rett opp omtrent som et helikopter eller en drone. Men vingene som motorene sitter på, kan vinkles horisontalt og forandre dette til et vingefly der motorene trekker flyet fremover, sier Llewellyn.

Den første flyvningen var i januar i fjor og de rundt 50 første flyvningene var vertikale. Nå har Airbus gjennomført over ti flyvninger med vingene i vinkler slik at Vahana blir til et fly, forteller Llewellyn.

Gigadone

3. mai i år ble en ny helelektisk luftfarkost testet. Da lettet et ganske annerledes elflykonsept med åtte 100 kW motorer montert i fire beskyttelsesringer som i en drone. Den første testen var ubemannet, men allerede senere i år skal den løfte mennesker.

– Her tester vi to veldig ulike konsepter. Ett med multirotor og ett med dreibar vinge. Det gir oss masse erfaring med begge, og det kan vi utnytte når vi bygger den farkosten vi skal ta til markedet. Jeg tror det vi ender opp med, vil ha teknologi fra begge konseptene. Det vil nok dreie seg om en form for vinge, men om den skal kunne dreies eller ikke må vi vurdere. Dette er ikke noe vi skal bruke mange år på. Dette skal være utviklet og fly tidlig på 2020-tallet og komme på markedet litt senere, sier Llewellyn.

Ren batteridrift

I motsetning til større fly, vil det Airbus utvikler være basert på ren batteridrift. Vahana-prototypene Airbus nå tester, har batterikapasitet til en halv times flytid i 120 km/t. Det er nok til å tilbakelegge seks mil. Det høres ikke mye ut i forhold til en elbil, men seks mil er nok til formålet, som er urban transport.

– Det viktige er at vi er uavhengige av trafikken på bakken. Det er ikke mye bytrafikk som beveger seg i en rett line i 120 km/t. Helikoptre kan selvfølgelig utfordre dette, men husk at dette er nullutslipp og potensielt mye billigere. Fullelektrisk lufttransport er mye nærmere å bli til virkelig enn det folk tror, sier teknologidirektøren.

Llewellyn tror ikke det vil ta veldig mange år før vi får se et 100-seters elektrisk fly, men at vi må gå veien om hybrider før vi kommer til et rent batterifly. Hvor lang tid det skal ta vil avhenge av batteriutviklingen.

Rask utvikling

– Da vi første gang fløy E-fan X i 2015 for å teste en svær motor på strøm, hadde batteriene vi brukte en energitetthet på 120 Wh/kg. Når vi nå tester ut en svært høytflyvende plattform som vi kaller en pseudosatellitt, bruker vi batterier med en energitetthet på hele 435 Wh/kg. Dette er mye mer enn batteriene i de beste elbilene og er helt i forskningsfronten. Fly vil nok bruke dyrere batterier enn biler, men vi designer flyene også for å la lavest mulig kostnad, sier han.

Og det stopper jo ikke her. Batterifolk Llewellyn har kontakt med, snakker om batterier på mer enn 500 Wh/kg, og det er heller ingen endestasjon.

– Det er en fysisk grense for litiumionebatterier på rundt 1000 Wh/kg, men det jobbes med andre kjemier som kan gi enda mer energitette batterier i fremtiden, sier han.

Enorme investeringer i batterier

Llewellyn peker på at batterier er det industriområdet det investeres mest i rundt om i verden. Det pumpes enorme dollarbeløp inn i både forskning, utvikling og produksjon.

– Det er ikke bare biler og fly som trenger batterier. De trengs i verktøy, i skip, i kraftforsyningen og i mange andre sektorer, sier han

Selv om dagens elmotorer har mer enn 97 prosent virkningsgrad, er det mye igjen å hente på å utvikle fremdriftssystemet om bord i fly. Spesielt peker Airbus-teknologen på motorvekt. Med så mange motorer om bord er effekt/vekt et viktig tall.

– Dette er et forhold vi jobber for å forbedre. En radikal løsning er å gå til kryo, det vil si superkjøling. Gjør vi det kan vi redusere motorvekten til kanskje ned mot 10 prosent, men vi må selvfølgelig regne inn vekten på kjøleutstyret også. Mye av dette er veldig tidlig forskning, sier Llewellyn.

Langdistanse

Airbus har også begynt å tenke på hvordan de skal gjøre langdistansefly utslippsfrie.

– Vi ser på mange ulike motorer og alternativer og jeg er sikker på at teknologien vil utvikle seg på dette området. Men det vil ta lang tid. Likevel, hadde du spurt noen på 1950-tallet om det var mulig å redusere drivstoffforbruket med 70-80 prosent per passasjerkilometer så hadde de svart; absolutt ikke. Dagens jetmotorer har en virkningsgrad på 55-60 prosent. Nå tror jeg vi er helt i starten nok en gang, denne gangen med elektrisk drift. Mange vil se på dette og si at det er umulig. Vi ser selvfølgelig mange begrensinger nå, men det vil se helt annerledes ut om ti år, sier han.

Forbrenning i begynnelsen

På kort og mellomlang sikt tror Llewellyn at bio- eller syntetisk drivstoff og forbrenning i jetmotorer er løsningen for langdistansefly. Men om noen få tiår tror han full elektrifisering er mulig.

Hydrogen har et unikt energiinnhold på 33 kW/kg, og kan være en løsning. Men det er mange problemer hvis denne gassen skal drive et fly.

– For å få med nok hydrogen, må vi gjøre det flytende. Det er ikke nok med kompresjon. Det krever en kryoløsning og det er tungt og plasskrevende. Hydrogenet ville bare utgjøre 25 prosent av vekten i et slikt anlegg, så allerede der er vi bak fossilt brennstoff, selv om det bare byr på rundt 12 kW/kg. Så er det konverteringen til strøm, hvor brenselcellene stikker av med halvparten av strømmen vi får ut. Og i langdistansefly trenger vi mye effekt. Det betyr at vi sitter igjen med 1 MW varme eller mer som må kjøles bort fra brenselcellene. Det er ikke enkelt, for det krever radiatorer som igjen skaper luftmotstand og mye ekstra vekt, forklarer Llewellyn.

– Jeg vil ikke fremstå som en pessimist, men understreke at det er mange tekniske utfordringer. Jeg aner ikke hvordan vi skal komme frem til den beste nullutslippløsningen, men vi forsker veldig bredt. Min beste gjetning er at vi har løsningen på 2040-tallet, sier Llewellyn.

Planlegger for e-fly

Han har stor tro på den nye åpne konkurransen Air Race E hvor små elektriske fly neste år skal konkurrere i rundt 8 minutter. Liknende flyrace for stempelmotorfly og Formel 1 har fremskaffet mye spennende teknologi.

Airbus jobber nå sammen med byplanleggere for å legge til rette for elektrisk lufttransport i byer.

– Vi har arkitekter, filosofer, ingeniører og andre profesjoner som jobber sammen om å legge til rette for det vi kaller multimodal transport i byer, sier direktør i Airbus for byintegrasjon og infrastrukturutvikling, Vincent Loubière.

Han mener luftrommet over byene gir nye muligheter som kan integreres i transportløsningene på og under bakken.

Alt skal bli autonomt

– Vi jobber allerede med Sao Paolo og Mexico City, men vi bruker helikoptre i påvente av de elektriske farkostene vi utvikler. I Sao Paolo koster det 100 euro å fly i 10 minutter til flyplassen 35 km unna. Det kan høres dyrt ut, men vi regner med at eltransport vil gjøre dette mye billigere, både i drift og vedlikehold. Alternativet er å bruke opptil 3,5 timer på veien, sier Loubière.

Airbus har inngått et samarbeid med franske RATP som er størst i verden på å drive persontransport i byer.

Et element i utviklingen er Unmanned Traffic Management, et automatisert system som skal jobbe sammen med dagens bemannede flykontrollsystem og automatisk sørge for sikre korridorer for de elektriske farkostene som skal frakte folk, varer, eller være ambulanser.

– Jeg tror vi er klare til å realisere slike systemer rundt 2025. I starten vil det være basert på piloter, selv om autonomi er fremtiden. Dette markedet kommer til å bli stort og det er mange andre enn Airbus som sikter seg inn mot det, sier han.