Her testes elflyet som vurderes av SAS og Widerøe

Göteborg: Flyet har plass til 30 passasjerer og en helelektrisk rekkevidde på 20 mil. Om pilotene kobler inn to turbogeneratorer, kan rekkevidden økes til 40 mil – det vil si avstanden mellom Stockholm og Göteborg, som også er en aktuell rute om SAS går til innkjøp av flyet. SAS har gått inn som partner sammen med flere andre flyselskaper.

– Vårt mål er å fly ES-30 i 2026, sier gründer og administrerende direktør Anders Forslund til Teknisk Ukeblad. Hans oppstartsselskap Heart Aerospace er i ferd med å innta lederposisjonen i det teknologiske kappløpet om å bli først i lufta med helelektriske fly.

Selskapet har nå 160 ansatte fra 26 land. 120 av dem er ingeniører. Over 40 kommer fra Brasil, der de har jobbet i Embraer, en av verdens største største produsenter av nettopp små og mellomstore propellfly.

Takker Avinor

United Airlines og Mesa Air Group, som begge nå er inne på eiersiden i selskapet, har bestilt 100 fly hver av ES-30. Air Canada har bestilt 30. SAS har ennå ikke bestilt fly. Heller ikke Widerøe.

– Vi har ingen begrensninger på grunn av partnerskapet til SAS. Vi er interessert i fly fra Heart når vi ser et konsept som kan fungere, sier konsernsjef Stein Nilsen i Widerøe til TU.

Gründer Anders Forslund takker Avinor for at han bygger en fabrikk for elektriske fly.

– Da Avinor i 2018 sa at all innenlands flytrafikk skulle være elektrifisert innen 2040, bestemte jeg meg for å starte dette selskapet, sier han.

Men han var godt forberedt. Forslund har en doktorgrad fra Chalmers om metoder for å evaluere funksjonelle effekter av geometrisk variasjon i konstruksjon av fly og romfartøy. I 2013-2014 jobbet han som forsker ved Massachusetts Institute of Technology (MIT).

Inspirert av Elon Musk

– Elon Musk holdt en forelesning ved MIT om Tesla, og jeg ble overbevist om at elektrifisering også ville bli en viktig del av flybransjen i fremtiden. Jeg var også sikker på at jeg ville vie mitt liv til å jobbe for å få fram elektriske fly resten av mitt yrkesaktive liv fram til 2050 og at det ikke ville skje i Sverige eller i Norden, men at jeg nok derfor ville bli tvunget til å flytte til Silicon Valley.

Forslund sammenligner sitt prosjekt med det svenske ingeniører har klart med propellflyene Saab 340 og Saab 2000. Han ville bygge videre på svensk flyindustri og infrastruktur og har rekruttert mange ingeniører fra Saab.

– Jeg pleier å si at vi har den største flyindustrien per capita i verden.

I 2019 hadde Forslund og kona Klara startet Heart Aerospace. De reiste til Silicon Valley da de fikk penger fra et av verdens største start up-fond, Y Combinator. I september 2020 hadde de sitt første event for å vise sin første drivlinje. Da fikk de mer penger fra Bill Gates-fondet Breakthrough Energy og United Airlines.

– Planen var å bygge et flyselskap for Norden, men nå har vi interesse fra hele verden. Akkurat nå ser det ut til at min drøm om å lage elektriske fly skal gå i oppfyllelse, sier Forslund.

Lengre rekkevidde

De første årene ble brukt på å utvikle et fly med plass til 19 passasjerer, slik også mange andre flyprodusenter gjør fordi EASA har en sertifiseringsgrense (CS-23) opp til 20 passasjerer. Her kreves det for eksempel ingen dør mellom cockpit og passasjerer.

– Da vi opplevde så stor interesse fra amerikanske selskaper og investorer, bestemte vi oss for å heve ambisjonene våre og øke kapasiteten til ES-30, men veldig mye av arkitekturen og leverandørkjeden er den samme.

Ved å installere to turbogeneratorer klarer ES-30 å fly 30 passasjerer i en rute på 200 kilometer helelektrisk. Ved å koble inn generatorene kan maskinen fly 400 kilometer.

– Rent miljømessig blir ikke dette flyet bedre med turbogeneratorer, selv om utslippet reduseres 50 prosent sammenlignet med et fly som bare har forbrenningsmotor, men vi kan fly lengre på batteriene og får bedre reservekapasitet. Med generatorene har vi 45 minutter reservetid for å returnere til en flyplass om man ikke kan lande etter ruteplan. Denne standarden er veldig konservativ, men noe vi må forholde oss til. Det gjelder nøyaktig samme regler for fossile fly som for elektriske fly.

– Er det behov for egne regler for elfly?

– For helelektriske fly vil jeg si at det er behov for nye regler, men med den kombinasjonen vi har i ES-30, kan vi levere til flere, ikke minst i USA og New Zealand. Ulempene er mye av det samme vi får med hybride biler, økt vekt og kompleksitet.

Egner seg i Norge

Heart Aerospace har klart å etablere et tett samarbeid med flere store flyselskaper, og skrittet fra ES-19 til ES-30 ble gjort på bakgrunn av ønsker om å utvikle et passasjerfly som kunne brukes på regionale strekninger.

Forslund har kontakt med Andreas Kollbye Aks, som leder Widerøe Zero. De samarbeider med den italienske produsenten Tecnam og Trondheim-baserte Rolls Royce Electrical, som skal lage fremdriftssystemet til et helelektrisk 9-seters fly.

– Typisk vil en rute med mye trafikk mellom Stavanger og Bergen egne seg godt for vårt 30 seters-fly. Det norske kortbanenettet er ekstremt interessant for oss, og jeg tror Norge også ønsker å være ledende på elektrifisering av fly, slik de har vært på biler, sier Forslund.

For ham som gründer og for selskapene som allerede har bestilt 230 fly, er det viktig å optimalisere design og teknologi for å få ned kostnadene.

– Vi bygger ikke et elektrisk fly for å konkurrere på rekkevidde, akkurat som en elektrisk sparkesykkel ikke skal konkurrere med en Harley Davidson. Vi skal konkurrere på nærhet til innbyggere ved at de skal kunne fly billig uten å påføre lokalsamfunnet utslipp.

Verken Forslund eller sjefingeniør Markus Kochs-Kämper vil foreløpig røpe navnet på batteriprodusenten. Kochs-Kämper sier at ES-30 skal ha fire batterier – hvert designet for å oppnå en energitetthet på 330 Wh/kg. Hver av de fire motorene kan dermed yte rundt 700 kW.

Med en batterivekt på ES-30 begrenset til fem tonn vil det tilsvare en samlet energi på 1,6 MW. Det er mer enn energien i 16 Tesla Model X batterier. Slike veier nå 537 kilo og ville fått en samlet vekt på 8,5 tonn om de skulle plasseres i et fly.

Turbogeneratorene skal drives med syntetisk bensin, kalt SAF (Sustainable Aviation Fuel) – den totale kapasiteten for to bensintanker vil være 2200 liter fordelt i to vinger.

Batteri-plattform

– Det viktigste for oss når det gjelder batterier, er at vi bygger en plattform. Dels består det av arkitekturen rundt cellene, de fysiske begrensningene vi har for at vi skal få systemet sertifisert. Når det gjelder cellekjemi, vil vi være agnostiske. I prinsippet ønsker man å bygge dette omtrent som en lommelykt, der vi kan bytte batterier etter hvert som teknologien utvikler seg. Det viktigste nå er ikke rekkevidde, men å få ned kostnaden på de fem tonn som skal ligge i hvert fly. I tillegg skal de klare en ladetid på maks 30 minutter og tåle et visst antall sykler, noe som er viktig for amortiseringskostnadene.

Forslund sier at Heart i sine første fly skal ha litium-ion-batteri, uten å røpe metallkombinasjonen. Som eksempel nevner han litium-metall-cellene som er utviklet fra Northvolts amerikanske datterselskap Cuberg og som er utviklet spesielt med tanke på elektrisk luftfart. I fjor sommer viste tredjepart-tester et teknologisk gjennombrudd for slike litium-metall-celler ved at en 5.1 Ah-celle fra Cuberg med en energitetthet på 380 Wh/kg klarte 672 sykler før kapasiteten gikk ned til 80 prosent.

– Flere start up-er jobber med såkalte solid state-batterier med en teknologi som vil løse både ladetid, livstid og energitetthet, og på forsøksstadiet jobbes det med litium-sulfat og litium-jernfosfat, som er gunstige når det gjelder pris og lading, men som ikke har så høy energitetthet. Vi bygger et fly som kan anvende alle disse teknologiene når de kommer. Nå er det viktigste for oss å velge et batteri som er pålitelig og som kan leveres i store mengder som et førstegenerasjonsbatteri for bruk i fly.

Bygges i aluminium

Sjefingeniør Markus Kochs-Kämper med bakgrunn fra Deutsche Aircraft og flåten med Dornier 328-fly kan fortelle at ES-30 skal bygges i aluminium uten bruk av noe komposittmateriale.

– Vi har inngått en kontrakt med spanske Aernnova, som er spesialister på design og produksjon av komponenter til fly. I denne første fasen vil de også kunne delta i utviklingsarbeidet. Vi ønsker å bygge flyet så konvensjonelt som mulig. Vi vil ikke øke kompleksiteten ut over de nye elektriske fremdriftssystemene.

ES-30 får fire elektriske motorer som skal drive hver sin propell, men kontrollsystemet er essensielt. Kochs-Kämper sier at de må ha invertere som styrer motoren og at de planlegger å bruke FADEC (Full Authority Digital Engine Control), en digital kontrollenhet av samme type som brukes på jetmotorer.

Foreløpig holder Heart Aerospace til i lokaler ved Säve flyplass utenfor Göteborg. I en hangar har selskapet bygget en åpen stålstruktur i tilnærmet samme størrelse som ES-30 med cockpit, passasjerkabin, lasterom for bagasje, vinger med flaps, balanseror, bremseklaffer og haleror med stabiliseringsflater og høyde- og sideror.

Brasilianske Guilherme Albuquerque, som har jobbet i Japan for Mitsubishi Aircraft Corporation, viser TU rundt i selskapets ITF (Integrated Test Facility) og forteller hvordan de tester flykontrollsystemene. Testpilot Andrew Larkman med bakgrunn fra Royal Air Force demonstrerer funksjonene i en cockpit som nå består av to store skjermer og et betydelig antall færre knapper enn i et konvensjonelt fly. Software, display med sensorer og kontrollsystemer er levert av Garmin (G5000). Alle systemer er koblet opp mot nyeste versjon av verdens kraftigste flysimulator, X-Plane, utviklet av Laminar Research.

Skal teste lading

I en annen hangar har man nettopp startet byggingen av det første testflyet som ikke skal opp i lufta, men som skal kunne takse ut på rullebanen og teste ladesystemer.

– Å bygge en slik demonstrator eller CAT, charging and taxing, vil gi oss mye verdifull kunnskap før vi starter byggingen av den versjonen som skal bygges på fabrikken. Vi har beregnet at vi trenger en testperiode over to år før vi er klare til å bygge fly for salg og håper at vi skal oppnå full sertifisering fra European Safety Aviation Agency og tilsvarende i USA, Federal Aviation Administration i 2028, sier Kochs-Kämper.

Eiendomsselskapet som har kjøpt den nedlagte Säve flyplass, vil fjerne rullebane og hangarer for å utnytte området til andre næringer enn luftfart. Derfor har Heart allerede kunngjort at de er på utkikk etter andre flyplasser for å bygge en produksjonsfabrikk til ES-30.

– Vi har ennå ikke besluttet hvor vi skal etablere oss, men veldig mange kommuner og flyplasser har vist interesse for vårt prosjekt, sier Forslund.

– Ligger dere an til å bli verdens første produsent av et elektrisk passasjerfly av denne størrelsen?

– I vår kategori med CS-25-sertifisering vil vi nok være først. Dette prosjektet er unikt fordi vi har oppnådd så stor internasjonal interesse. Til og med Air New Zealand ønsker å skifte ut sine innenriksfly med vårt fly. Men vi står overfor store utfordringer. Mange prosjekter skal times med hverandre over en lang periode, alle deler skal være klare samtidig, og infrastrukturen med fabrikk og ladesystemer skal være klare. Vi liker mye bedre å si at vi er blant de ledende i stedet for å si at vi leder denne utviklingen.

Forslund mener den svenske regjeringen har lagt godt til rette for elektrisk luftfart ved at det ikke skal kreves noen landingsavgifter, men at det er veldig mange andre incentiver som kan gis for å få fart på utviklingen.

– Hvorfor har dere fått så mye positiv oppmerksomhet?

– Vi er ingen start-up som skal finne opp flyet på nytt. I stedet sier vi at vi vil minimere innovasjon og heller maksimere klimanytten for så lite risiko som mulig. Vi har skapt et godt team, og vi har fått mange flyselskaper som partnere. Vi har klart å etablere en snøballeffekt når det gjelder interesse for prosjektet, men vi hadde ikke vært der om ikke Norge hadde gått i bresjen for å få elfly innen 2040.

– Hvem hadde ideen til navnet Heart?

– Det var nok meg, og det navnet betyr så mye. For å si det enkelt, så jobber vi alle her med hjertet, sier Forslund.

Denne artikkelen ble først publisert i TUs papirmagasin 2/23.