- Elektromotoren zijn een grote stap in de goede richting
- Het eerste hybride-elektrische vliegtuig hangt misschien in 2020 al in de lucht
- Elektrische vliegtuigen beloven super-soepele, stille vluchten
- Een schone lucht is een mooi doel om na te streven
Volgens Statista waren er in 2017 wereldwijd maar liefst 36.8 miljoen vluchten. Alleen al in de Verenigde Staten zijn er meer dan 40.000 vluchten per dag, en het Environmental Protection Agency schat dat het luchtvervoer verantwoordelijk is voor ongeveer 3 procent van de jaarlijkse koolstofuitstoot, evenals voor een aanzienlijke hoeveelheid zwaveldioxide en koolwaterstoffen. Hoewel 3 procent in vergelijking met andere vervuilingsbronnen misschien niet zo veel klinkt, kunnen zelfs kleine reducties een grote bijdrage leveren in de wereldwijde strijd tegen klimaatverandering. En gezien het feit dat de emissieniveaus van de luchtvaartindustrie sinds 1990 met meer dan 80 procent zijn gestegen, is er zeker reden tot bezorgdheid.
Europa heeft in dit opzicht al concrete maatregelen genomen. In de Flightpath 2050 Vision for Aviation van de Europese Commissie zijn een aantal ambitieuze doelstellingen voor de luchtvaartsector opgenomen, waaronder een 75 procent reductie van de CO2-uitstoot en een 90 procent reductie van de NOx-uitstoot. Ook willen ze geluidsoverlast met 65 procent terugdringen. Dat zal niet meevallen – zeker niet met de huidige technologie. Daarom zoekt de luchtvaartindustrie in toenemende mate naar innovatieve alternatieven die de impact op het milieu minimaliseren en een einde maken aan de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen.
Elektrische motoren zijn een grote stap in de goede richting
Elektrische motoren bieden een behoorlijk aantal voordelen ten opzichte van hun brandstofverslindende tegenhangers. Ze zijn niet alleen milieuvriendelijker maar bieden ook een veel soepeler en comfortabeler vliegervaring. Dit,omdat de elektrisch aangedreven propellers veel minder trillingen produceren. Daarnaast zijn ze veel minder lawaaierig, wat niet alleen prettig is voor de passagiers maar ook voor de mensen die in de buurt van luchthavens wonen. Bovendien zouden elektrische motoren vanwege hun goedkopere productie en onderhoud de prijzen van vluchten terug kunnen dringen, omdat ze – in tegenstelling tot conventionele motoren – meestal maar één bewegend deel hebben. Een ander voordeel is dat elektromotoren veel efficiënter zijn in het in beweging zetten van energie dan verbrandingsmotoren. De huidige elektromotoren kunnen een rendement van meer dan 95 procent bereiken, terwijl zelfs de meest geavanceerde verbrandingsmotoren niet meer dan 55 procent halen.
Maar het is niet allemaal rozengeur en maneschijn. Het grootste probleem is dat de batterijtechnologie die nodig is om de energie van de motoren op te slaan niet erg vooruitgegaan is in de afgelopen paar decennia. Hoewel ze goedkoper zijn geworden, zijn zelfs de meest geavanceerde accu’s die we op dit moment hebben nog steeds enorm zwaar, wat de efficiëntie van een vliegtuig niet bepaald ten goede komt. Zolang we geen betere batterijen ontwikkelen, zullen verbrandingsmotoren deze sector voorlopig blijven domineren.
In de tussentijd zijn hybride-elektrische vliegtuigen – die elektromotoren combineren met conventionele brandstofmotoren – het meest voor de hand liggende alternatief. Deze motoren produceren aanzienlijk minder vervuiling en bieden bovendien nieuwe, innovatieve ontwerpmogelijkheden. Omdat elektromotoren bijvoorbeeld veel lichter zijn, kun je ze langs de vleugel installeren, waardoor het vliegtuig verticaal kan landen en opstijgen. “De hybride stelt je echt in staat om dingen te doen die met conventionele motoren niet mogelijk zijn”, zegt Dr. Richard Anderson, een professor in lucht- en ruimtevaarttechniek aan de Embry-Riddle Aeronautical University in Daytona Beach, Florida.
Het eerste hybride-elektrische vliegtuig hangt misschien in 2020 al in de lucht
Airbus, Rolls Royce en Siemens hebben onlangs de handen ineengeslagen om een nieuwe hybride-elektrische flight demonstrator te ontwerpen, genaamd E-Fan X, die ergens in 2020 de lucht ingaat. De E-Fan is in feite een aangepaste versie van het Britse korteafstandsvliegtuig 146 van Aerospace, maar dan met een elektromotor van twee megawatt die een van de vier gasturbinemotoren vervangt. De demonstrator wordt ook uitgerust met de krachtigste generator ter wereld en ongeveer twee ton aan accu’s. “De E-Fan X is een belangrijke volgende stap in ons doel om elektrisch vliegen binnen afzienbare tijd te realiseren. De lessen die we hebben geleerd van een lange geschiedenis van elektrische demonstrators maken de weg vrij voor een hybride commercieel vliegtuig met één gangpad dat veilig, efficiënt en kosteneffectief is”, aldus Paul Eremenko, Chief Technology Officer van Airbus. “Wij zien hybride-elektrische aandrijving als een overtuigende technologie voor de toekomst van de luchtvaart”. Het hoofddoel van het project is om te testen of het mogelijk is om elektriciteit veilig en efficiënt op te wekken tijdens de vlucht en om de veiligheid en efficiëntie van de elektromotor te evalueren.
Het in Washington gevestigde luchtvaartbedrijf Zunum Aero werkt aan een hybride-elektrisch 12-persoonsvliegtuig dat snelheden tot 550 km/u en een afstand van 1.130 km kan bereiken. Het vliegtuig zal worden aangedreven door twee 500 kW elektrische ventilatoren op batterijen in de vleugels en een kleine straalmotor in de achterste romp. Volgens Ashish Kumar, de CEO van Zunum, zal deze technologie hen niet alleen in staat stellen om de brandstofkosten met maar liefst 80 procent terug te dringen, maar ook om het geluid met 75 procent te verminderen. Hij zegt dat het bedrijf zich in eerste instantie zal concentreren op korteafstandsvluchten en kleine luchthavens waar commerciële luchtvaartmaatschappijen geen gebruik van maken. `Omdat korteafstandsvluchten verantwoordelijk zijn voor bijna de helft van de emissies van deze sector, zou dit de negatieve milieueffecten van het luchtvervoer aanzienlijk kunnen verminderen.
Elektrische vliegtuigen beloven super-soepele, stille vluchten
De Israëlische startup Eviation werkt aan het volledig-elektrische pendelvliegtuig Alice, een 9-zitter die in 2021 de lucht in moet gaan. Alice heeft een bereik van ongeveer 1000 kilometer en is per passagierskilometer vier keer goedkoper dan conventionele vliegtuigen. De computergestuurde elektrische propellers op de vleugeluiteinden zijn schoon en zorgen voor ongeëvenaarde soepele vluchten. “Het lijkt een beetje op hoe een drone vliegt”, zegt CEO Omer Bar-Yohay van Eviation. Alice zal zelfs in staat zijn om autonoom te vliegen, zodat luchtvaartmaatschappijen het vliegtuig ook kunnen gebruiken voor vrachtvluchten wanneer ze geen passagiers vervoeren.
En de in LA gevestigde startup Wright Electric werkt samen met easyJet, de grootste budgetlijn van het Verenigd Koninkrijk, aan de ontwikkeling van een volledig elektrisch vliegtuig dat naar verwachting in 2027 zal vliegen. “Voor het eerst kunnen we ons een toekomst zonder reactiemotorbrandstof voorstellen en we zijn blij dat we deel van deze toekomst uitmaken. Het is nu geen kwestie van of, maar van wanneer elektrische korteafstandsvliegtuigen de lucht in gaan”, zei Carolyn McCall van easyJet. Het nieuwe vliegtuig kan 150 passagiers vervoeren en een afstand van 540 kilometer afleggen. Dat is genoeg om ongeveer 20 procent van het huidige routenetwerk van de luchtvaartmaatschappij voor zijn rekening te nemen.
Een schone lucht is een mooi doel om na te streven
Veel mensen zijn sceptisch over elektrische vliegtuigen en sommige vragen zich af of we het gewichtsprobleem van batterijen ooit zullen oplossen. “De vermogen-gewichtsverhouding voor accutechnologie is nog lang op niet het vereiste niveau”, zegt Glenn Llewellyn, general manager elektrificatie van Airbus. “De huidige accu’s zouden veel te zwaar zijn als enige energiebron om met een groot passagiersvliegtuig te kunnen vliegen”. Anderen beweren dat de luchtvaartsector gewoon niet groot genoeg is om de kosten te rechtvaardigen.
De technologie van elektrische motoren heeft al een enorme invloed gehad op de auto-industrie, en nu wil ook de luchtvaartindustrie haar impact op het milieu terugdringen. Vliegtuigen zullen echter niet zo gemakkelijk te elektrificeren zijn als auto’s, voornamelijk door de tekortkomingen van de bestaande batterijtechnologie. Het zal waarschijnlijk nog wel even duren voordat volledig elektrische of zelfs hybride-elektrische vliegtuigen een algemeen beeld worden. Maar een schone lucht is een mooi doel om na te streven.
