I 2018 begyndte United Airlines at trykke sit magasin ombord på lettere papir og skære 1 ounce fra hvert magasin til 6,85 ounce. På det tidspunkt opererede United 744 hovedfly med en gennemsnitlig sædekapacitet på ~210. Dette svarer til en reduktion på kun ~13 pund pr. flyvning - omtrent den samme vægt som en mager Cavalier King Charles. Alligevel sagde United, at dette genererede 170.000 gallons brændstofbesparelser årligt, hvilket svarer til $290.000 i brændstofomkostninger.
Flyindustriens avancer er nogle af de tyndeste af enhver industri i verden. Og brændstof er næsten halvdelen af omkostningerne ved at drive et flyselskab. Derfor er det ingen overraskelse, at flyselskaber konstant søger nye og kreative måder at sænke denne "ukontrollerbare" og store udgift på.
Indtast:det elektriske fly.
Det elektriske fly lover at reducere brændstofomkostningerne betydeligt (hvor meget er der stadig til debat), samtidig med at planeten (noget) reddes fra farligt brændstofaffald. Men hvis Tesla er nogen indikator, er vejen fra fossilt brændstof til elektrisk ikke en glat asfalteret vej; batteri-, infrastruktur-, sikkerheds- og regulatoriske spørgsmål er der mange af.
Denne artikel analyserer årsagerne til, at det elektriske fly kommer i forgrunden nu, teknologierne og forhindringerne, markedets størrelse og det konkurrenceprægede landskab. Vi gætter også på, hvornår du skal flyve med dit første elektriske fly.
Det primære svar på spørgsmålet om, hvorfor elektriske fly har deres øjeblik i solen nu, er klimaregulering. For nylig har amerikanske og udenlandske tilsynsmyndigheder fremsat seriøse opfordringer til at reducere emissionerne. Mens "kun" 2-3 % af verdensomspændende emissioner kommer fra flyvning, kan dette ifølge Roland Berger nå op på 10 % i 2050 eller endda 24 %, hvis andre sektorer bliver renere hurtigere, som nogle eksperter forudsiger. Den Internationale Civile Luftfartsorganisation (ICAO), et FN-agentur, kræver et loft over luftfartens netto CO2-emissioner fra 2020 (kulstofneutral vækst). Med større anvendelse af elektrisk fremdrift kan dette forblive relativt stabilt på 2-5%.
Vækst- og emissionsprognoser for flyrejser fra IATA
Og der er selvfølgelig det økonomiske element. Business casen for elektriske fly hviler i det væsentlige på 3 søjler:
Ifølge Ampaire opstart af elektriske fly kan et elektrisk fly vs. fossilt brændstof-fly have en 90 % reduktion i brændstofomkostninger, 50 % reduktion i vedligeholdelse, 66 % mere støjsvage start og landinger og 0 % udstødningsemission. Disse reducerede omkostninger vil være en velsignelse for kortdistancemarkedet på $26 milliarder (~30 % af alle flyvninger i øjeblikket) – hvilket skaber service mellem små, regionale lufthavne, der i øjeblikket er uøkonomiske.
Dean Donovan, administrerende direktør hos luftfarts- og rejseinvesteringsfirmaet DiamondStream Partners, ser, hvordan elektriske fly kan redde dagen for i øjeblikket uøkonomiske regionale destinationer, idet han anslår, at yderligere ~8.000 lufthavne vil kunne betjenes rentabelt.
Elektriske fly forventes at åbne tidligere urentable regionale ruter
Takket være mange af de teknologiske gennembrud fra bilvirksomheder, der arbejder med elektriske køretøjer, kommer der desuden nye billigere, lettere og kraftige løsninger på markedet.
Men selv om alle de nævnte faktorer har udviklet sig langsomt i løbet af de sidste par år - er intet helt nyt. Det, der virkelig bragte tingene til et vendepunkt, ifølge Wright Electrics CEO Jeffrey Engler, er Tier 1-leverandører og støttespillere, der annoncerer deres forpligtelser til elektriske fly. "For eksempel annoncerede Heathrow Lufthavn sidste år, at de vil give afkald på landingsgebyrer for det første år for de første hybride elektriske fly eller elektriske fly. Året før det annoncerede easyJet, at de arbejdede med os. I sig selv er det kun ét stykke, men hvis du lægger det sammen, er det meningsfuldt.”
Faktisk hud er nu i spillet.
I april 2019 afslørede Collins Aerospace planer om at udvikle det elektriske flymarked, herunder en højeffekts-, højspændingsfacilitet på $50 millioner til design og test af "industriens mest krafttætte og effektive fremdriftsmotor" i Rockford, Illinois. I juni 2019 accelererede Rolls-Royce sin elektrificeringsstrategi ved at opkøbe Siemens' elektriske og hybridelektriske rumfartsfremdriftsforretning. Endelig kom den seneste meddelelse i juli 2019 fra BAE Systems, som meddelte, at de vil arbejde sammen med opstarten af elektriske flyskroge Wright Electric om "flyvekontrol og energistyringssystemer."
Markedet for elektriske fly er lille i øjeblikket - anslået $99 millioner i 2018. MarketsandMarkets forudser, at dette vil vokse til en beskeden ~$122 millioner i 2023, en CAGR på ~4%. Til sammenligning er markedet for elektriske køretøjer omkring $119 b illion, og det globale marked for kommercielle fly er $840 milliarder . Så kartoflerne er små i øjeblikket. For at være ærlig, så er der bare ingen elektrisk drevne fly i kommerciel drift i dag.
Ser man længere ud, ser fremtiden ud … ja, elektrisk. UBS forventer b $178 illion hybrid elektrisk luftfartsmarked i 2040 med en særlig stærk vækst, der starter i 2028, hvor det første hybride elektriske 50-70 sæders fly forventes at blive leveret. Dette forudsætter omkring 16.077 leverancer med en gennemsnitspris på omkring $11 millioner. Markedets appel forventes at forblive begrænset indtil 2028 med en mangel på konkurrencedygtige produkter, men efterhånden som nye, skrappede aktører som Eviation, Ampaire og Wright Electric kommer ud med levedygtige produkter, burde markedet begynde at flyve.
Det regionale marked, defineret som ture på mindre end 500 kilometer (km) eller ~310 miles forventes at føre væksten for elektriske og hybride fly. Dette skyldes (1) begrænset batterikapacitet og (2) ny økonomisk levedygtighed ved at betjene disse tidligere penge-tabende ruter.
Siemens forudsiger en relativt ens kronologi med forventningen om, at ultralette og militærfly lander først (på grund af mindre strenge certificeringsregler), efterfulgt af en ramp-up for certificerede systemer i 2022, ruteflyvning baseret på hybridfly i 2030 og så endelig , i 2050 forudser Siemens, at elektrisk fremdrift vil være "standardløsningen" for alle flysegmenter. Roland Bergers panel af rumfartseksperters forudsigelse er i en lignende halvkugle – forudsiger, at det første hybride elektriske fly på>50 sæder vil komme i kommerciel drift i 2032.
Siemens' forudsigelseskort for elektrisk fremdrift:E-fremdrift vil være standard i 2050
Lad os se på markedet fra et udnyttelsesperspektiv. Administrerende direktør for Ampaire Kevin Noertker vurderer, "Større luftfartsselskaber betjener ~150 lufthavne i USA. Kommercielle amerikanske flyselskaber servicerer omkring 500 lufthavne, men der er omkring 5.000 kommunale lufthavne, der kunne støtte kommerciel luftfart. Det betyder, at mængden af lufthavne, der kan betjenes kommercielt, kan stige 10x.”
En anden måde at tænke det på er at se på det forventede antal regionale fly, der går på pension og derfor skal udskiftes. De store OEM'er forudser, at omkring 10.000 9-passagerfly skal udskiftes under forudsætning af nul markedsudvidelse. Forudsat en flypris på 5-10 millioner dollars, størrelser dette markedet til 50-100 milliarder dollars. Mange i branchen, herunder Noertker, forventer dog en betydelig ekspansion på det regionale marked "drevet af reducerede priser på eksisterende ruter, men især drevet af at åbne op for nye ruter, der aldrig rigtig har været rentable før." Noertker fortsætter med at bemærke, "De mest konservative grupper siger, at det dobbelte antal fly er nødvendigt. Nogle går så langt som til at sige 10x stigning i antallet af fly, der betjener markedet. Den øgede efterspørgsel er den drivende faktor.”
Lad os derefter tage et kig på de individuelle aktører, der driver dette marked.
Store OEM'er som Boeing og Airbus har dyppet tæerne i markedet for elektriske fly. Boeing samarbejdede med startup Zunum (mere i chokerende startups nedenfor) for at hjælpe med at give sig selv en vis eksponering for industrien, og Airbus har eksperimenteret med projekter som Vahana, City Airbus og E Fan X.
Ud over sin investering i Zunum arbejder Boeings Aurora Flight Sciences, et luftfarts- og luftfartsforskningsselskab erhvervet i 2017, på at udvikle et netværk af flyvende taxaer med et Uber-partnerskab. I januar 2019 gennemførte Aurora Flight Sciences sin første testflyvning af sit helt elektriske autonome passagerfly (billedet nedenfor).
Testen var dog relativt lille, da det lodrette start- og landingsfly (VTOL) svævede blot et par sekunder før landing. Det er imidlertid fremskridt at se, at en stor OEM som Boeing investerer i fremtiden for autonome, elektriske "flyvende taxaer", der skaber en helt ny transportform til bymobilitet (tænk:skyskraberhop).
Airbus er også interesseret i at lancere sit eget flyvende taxa-netværk. Sidste år demonstrerede Airbus sit Vahana VTOL-fly. I marts 2019 præsenterede Airbus og Audi sin 4-passager lufttaxi CityAirbus som en del af EU-initiativet Urban Air Mobility-projektet og tweetede "jomfruflyvning snart."
Der er dog så mange usikkerheder – eventuel økonomi, lovgivningsmæssige problemer, sikkerhedsproblemer, infrastrukturproblemer (hvordan håndterer et allerede kæmpende flyvekontrolsystem en 10x stigning i antallet af 9-sæders fly?) og meget mere. Disse ukendte ting gør det svært for store, børsnoterede OEM'er at investere betydelig kapital og åbner derfor markedet for iværksætterorienterede, livlige start-ups, der leder efter alfa.
Dean Donovan, administrerende direktør hos luftfarts- og rejseinvesteringsfirmaet DiamondStream Partners, bemærker, "OEM'er er meget interesserede i rummet, men ser værdien af at arbejde med nystartede virksomheder for at supplere deres eksisterende færdigheder. De anerkender styrkerne ved deres eksisterende modeller i mange tilfælde komplementerer snarere end konkurrerer direkte med opstartsideerne. Det er ikke indlysende, hvordan det vil udspille sig, så nystartede virksomheder lader dem deltage i nogle områder på en lavrisiko måde."
Så lad os tage et kig på disse skrappe, nye spillere.
Roland Berger anslår, at der er omkring 170 elektriske luftfartskoncepter på vej i øjeblikket. På trods af betydelig kundeefterspørgsel blev kun få af de 170 aftaler, der har modtaget finansiering, finansieret i skala, ifølge Dean Donovan. Donovan gør opmærksom på, at hvis hver af disse 170 virksomheder krævede ~100 millioner dollars i finansiering, ville den samlede industri have brug for 17 milliarder dollars i finansiering - en relativt stor mængde kapital sammenlignet med dens sektorstørrelse.
Grunden, argumenterer Donovan for, at disse kontanter er så svære at skaffe på institutionel investorniveau, er fordi investeringsprofilen for en flystart-up er meget sværere at modstå i forhold til det nuværende mulighedsfelt, som primært er fokuseret på software. Software-startups kan ganske nemt nå et minimum levedygtigt produkt. Certificeringsproblemer for startups inden for fly- og rumfart medfører imidlertid enorme forudgående omkostninger. I mellemtiden genererer virksomheden nul omsætning. Det betyder, at pitchen for et VC-firma er, at du har et meget fedt produkt, som regeringen måske vil lade dig sælge til sidst. I mellemtiden skal virksomheden sandsynligvis bruge 2 millioner dollars om måneden.
Så hvordan kan vi bygge bro over denne finansieringskløft? Baseret på tidligere erfaringer har du brug for hjertet og sjælen fra en milliardær, der er villig til at investere i et kæledyrs passionsprojekt. A la Paul Graham and the Stratolaunch (et fly bygget til at transportere raketter til rummet) eller den mere oplagte, Elon Musk og elbiler og rumrejser. Hvis det er svaret, så ser det ud til, at Eviation har det største ben på dette tidspunkt med sin opbakning fra milliardæren Richard Chandler. Men lad os tage et kig på alle spillerne mere i dybden.
Los Angeles-baseret startup Ampaire fokuserer på seks-, ni- og 19-passagerfly i første omgang. Ampaire bruger en eksisterende struktur og eftermonterer en løsning - rost af IDTechEx-rapporten som en "gå, før de prøver at køre strategi." Ampaires administrerende direktør Kevin Noertker mener, at "den mest kapitaleffektive tilgang og tidseffektive tilgang starter med eksisterende flyskrog."
Ampaire testede for nylig med succes et fly med fem passagerer med en eftermonteret elektrisk motor, der driver en propel bag i flyet med en normal forbrændingsmotor, der driver propellen foran på flyet. Eftermonteringen, der oprindeligt var en Cessna Skymaster, kan rejse op til 200 miles på en enkelt opladning og bruger 55 % mindre brændstof end et umodificeret fly og koster op til 50 % mindre at vedligeholde. Ampaires administrerende direktør Kevin Noertker siger:"Det er lidt ligesom en plug-in hybridbil. Her kører vi virkelig på jordkøretøjer.”
Begyndende senere i år vil Hawaiis Mokulele Airlines begynde at teste et hybridfly med Ampaire på deres pendlerrute mellem Kahului og Hana lufthavne på Hawaii. Den nuværende plan er ifølge Noertker at have hybridtjenesten kommercielt tilgængelig i 2021.
Ud over Mokulele har Ampaire 14 interessebreve (LOI'er) fra regionale flyselskaber. For Noertker er det de vigtigste kunder, han kan vinde.
[Regionale flyselskaber] er de selskaber, der kender ins og outs. De kæmpede for at være rentable på grund af udgifterne til brændstof. De har brug for fly nu. Og så er det der, vi er fokuseret.
Kevin Noertker, CEO for AmpaireAmpaire har rejst penge fra en række forskellige VC'er, offentlige tilskud og fra aktører inden for luftfartsindustrien, såsom motorproducenten Continental Aerospace.
Wright Electric er en anden Los Angeles-baseret startup, der angriber markedet for elektriske fly. Wrights forretningsplan er at blive en flyfabrikant, i lighed med Airbus og Boeing, hvorved de designer og integrerer systemer. Men til at begynde med tager Wright et almindeligt eksisterende fly med 9 passagerer og laver en eftermontering. I modsætning til Ampaire er Wrights ultimative mål dog at gå efter det mere traditionelle passagerfly – et 150-sæders fly.
I 2017 gik Wright Electric og easyJet sammen om at bygge et elektrisk fly med 180 sæder til at flyve ruter på op til 300 miles begyndende i 2027. easyJet er en naturlig partner for Wright Electric, da lavprisflyselskabet har en lang historie med at promovere innovation af lavemissionsfly og selvfølgelig at reducere udgifterne. At skabe et fuldt elektrisk jetfly af en sådan størrelse virker dog som en strækning - og det vil sandsynligvis ikke ske i mindst et årti.
Fremtidige easyJet-fly kan udstyres med udskiftelige batteripakker med forbedret cellekemi.
I 2017 debuterede Wright Electric sin idé til et 150-sæders fly uden gas på Y Combinator Demo Day i Silicon Valley med målet om kortdistanceflyvninger i de næste 10 til 20 år. Ifølge Crunchbase har virksomheden rejst i alt 120.000 $ med Y Combinator som sin ledende investor.
I staten Washington, Zunum Aero , støttet af Boeing og JetBlue, forberedte testflyvninger til sit hybridfly engang i 2019, men indrømmede for nylig, at det har lidt svært ved at rejse en ny finansieringsrunde. Zunum ser ud til at have begået den fejl at gå direkte til større hybrid-elektriske fly. Forbes rapporterede i juli 2019, at Zunum havde lukket sit Bothell, Washington-hovedkvarter, lukket kontorer i Indianapolis og Illinois og afskediget næsten alle 70 ansatte. Seattle Times rapporterede, at Zunum "er løbet tør for kontanter, og meget af operationen er kollapset." På sin hjemmeside opfordrer Zunum i øjeblikket investorer til en serie B på 50 millioner dollars. Zunum vurderer, at yderligere egenkapital på 80 millioner dollars fratrukket kundeindskud og produktionslån vil være nødvendige for at bringe sin ZA10 på markedet (dette inkluderer en produktionsfacilitet på 150 enheder/år). ).
Mens nogle i feltet mener, at Zunum bed mere fra sig, end de kunne tygge ved at prøve at lave fremdrift og flyskrog på samme tid, ser Dean Donovan, administrerende direktør hos luftfarts- og rejseinvesteringsfirmaet DiamondStream Partners, ikke den store forskel. i form af krævet kapital, "Hvis du har brug for $100 millioner og fire år for at komme til at flyve eller $75 millioner og tre år for at komme til at flyve ... gør det virkelig en forskel?" Donovan var faktisk imponeret over Zunum-holdet og bemærkede, at de havde "utrolig vision."
Hvis Boeing- og Jet Blue-backed Zunum kæmper for at beholde sin finansiering, hvordan kan en startup med usikker økonomi og utallige teknologiske og regulatoriske forhindringer så lykkes? Måske ligger svaret bag at have én kæmpestor milliardær-støtter – som det er tilfældet med den israelsk-baserede Eviation .
Eviation gjorde et stort sus ved Paris Air Show i juni. Virksomheden tog "tocifrede" ordrer på sit elektriske fly Alice på 4 millioner dollars. Alice kan flyve op til 650 miles med ~500 miles i timen med en elektrisk motor på halen og hver af dens vingespidser. Det regionale flyselskab Cape Air siges at være et af de første flyselskaber til at afgive ordrer på kommercielle elektriske fly.
Fra februar 2019 (hvilket velsagtens er lysår siden i denne hurtige industri), var Eviation en virksomhed med 35 ansatte med ~200 millioner dollars i finansiering sikret for at komme igennem certificeringen – en relativt solid krigskiste. Det meste af finansieringen stammer fra milliardæren Richard Chandlers private investeringsfond Clermont Group. Clermont investerede 76 millioner dollars i bytte for sedler, der kunne konverteres til en ejerandel på 70 % i Eviation ifølge en SEC-ansøgning.
Fuldt elektriske fly bruger batterier (eller en eller anden energilagringsenhed som brændselsceller) til at drive en elektrisk motor i stedet for jetbrændstof til at drive en motor. Moderne batterityper til at drive elektriske motorer er ofte lithium-baserede, men på grund af den begrænsede udholdenhed mellem opladninger har de begrænset rækkevidde.
Nuværende lithium-ion-batterier ville kun være i stand til at generere en maksimal hastighed på ~200 mph i forhold til en nuværende passagerfly-cruisehastighed på ~500 mph. Mens bilindustrien har gjort store fremskridt med lithium-ion-batterier, ville bilindustrien sandsynligvis være tilfreds med en gravimetrisk densitet på ~350-400 Wh/kg, hvorimod nuværende flyfremdrivningssystemer ville have brug for tættere på ~500 Wh/kg. Derfor bliver det op til luftfartsindustrien at tage stafetten op herfra. Roland Berger foreslog her en fornuftig køreplan til 500 Wh/kg batterier.
Den anden mulighed, og den, der med størst sandsynlighed vil tage fart på kort sigt, er den hybridelektriske model, som kombinerer en gasturbine med et energilagringssystem, der driver en elektrisk motor under visse dele af flyvningen . Trods alt blev fuldt elektriske biler forudgået af hybrider i omkring 20 år.
Ampaire har eftermonteret Cessnas til sit hybridkoncept med sin Ampaire 337, hvor en af de to motorer er erstattet af en elektrisk motor. Ud over de teknologiske begrænsninger er eftermontering af hybridmodeller en tiltalende vej for interessenter for elektriske fly, da det lovmæssige tilsyn sandsynligvis vil være mindre stringent.
Hybrid elektrisk fly
NASA var en af de første, der undersøgte elektriske flyfremdrift (EAP) i et forsøg på at reducere emissioner og støjforurening. NASA har et semi-elektrisk fly, hvorved brændselsceller snarere end batterier genererer elektrisk strøm, som den forventer kan blive taget i brug i 2035. I bund og grund udvikler de strømsystemer, der er meget lettere og mere effektive, og som forventes at muliggøre EAP for enkeltgangsfly som en Boeing 737. Men en fly så store som en 737 er sandsynligvis meget langt ude, da de første løsninger vil fokusere på regionale fly, der er mere egnede til at betjene Tier 2-lufthavne.
NASAs EAP-plan (Electrified Aircraft Propulsion) for større fly
Ampaires administrerende direktør Kevin Noertker bemærkede en interessant udfordring med at jagte denne teknologi – når dele af et elektrificeret fremdriftssystem har gennemgået en FAA-godkendelsesproces, vil det være forældet. Som sådan skal de hele tiden tænke 10 skridt frem. Noertker sidestiller den nødvendige innovation til en iPhone-opgraderingscyklus. "Vi er nødt til at se på regelmæssige opgraderinger, næsten som iPhone-udgivelser til disse fly, og uanset om det er i softwaren, kontrolsystemerne eller batteriteknologien, så er det et interessant område, hvor du aldrig venter. Vi venter ikke på teknologi. Vi bevæger os bestemt med det, der er tilgængeligt, men vi skal være modstandsdygtige over for disse ændringer. Og det er en interessant mulighed og udfordring.”
Dean Donovan bemærker også nogle væsentlige forhindringer for adoption af elektriske kommercielle fly, "Du skal løse for batteriopladningstid, lufttrafikkontrolproblemer, pilotproblemer og sikkerhed. Fra et sikkerhedsperspektiv kunne hver enkelt flyvning faktisk være mere sikker, fordi du kan bygge redundans ind i en elektrisk motor, der ikke er tilgængelig i traditionelle motorer, så hvis du mister en del, mister du ikke det hele... Men med mange flere fly flyver som 9-passager fly tager et stigende antal passagerer, kan antallet af ulykker stige."
Den største barriere for adoption er ifølge nogle af de ledere, vi har talt med, ligegyldighed. Uden at få flychefer til at tro, at dette er en værdifuld investering, vil industrien ikke tage fart. Wright Electrics administrerende direktør, Jeff Engler, mener, at højere R&D-investeringer fra toppen vil sive ned for at fremskynde mange udfordringer med elektriske fly. "Forestil dig, hvis 100 gange antallet af ingeniører arbejdede [på batterispørgsmålet], hvor meget mere innovation ville vi få."
Det øgede ønske om at sænke emissionerne, sænke omkostningerne og åbne op for et regionalt marked er alle drivende faktorer på det hybridelektriske marked. Det forekommer sandsynligt, at markedet adresserer følgende markeder kronologisk:(1) afstøvning/øhop/faldskærmsudspring/bushhopping små fly i ~2020, (2) små charter og fragt i ~2025 og (3) 50-70 sæder inden ~2030.
Alt, hvad vi har brug for nu, er batteriteknologien (og infrastrukturen). Paging Mr. Musk.