Elektriske fly
Tar det av?
I slutten av januar i år ble et av de mest lovende forsøkene på elektrisk fly totalskadd i brann, og den 14. august 2019 krasjlandet et elektrisk fly med tidligere jagerflypilot og nå selveste konserndirektøren i Avinor bak spakene. Var det total krasjlanding for alle videre satsing på elektriske fly?
Avinor jobber for at Norge skal ta en ledende rolle i utvikling av marked og infrastruktur for elektriske fly. For å få mer erfaring med elektriske fly, gikk Norges Luftsportforbund og Avinor derfor sammen om innkjøp av et elektrisk fly i 2018, et Pipistrel Alpha Electro, prototyp. Det er et lite toseters fly med en motor på 50 kW og en rekkevidde på 70 nautiske mil (130 km) + 20 % reserve. Flyet skulle blant annet brukes til innhenting av driftserfaring, testing av propelltyper med fremtidig mulighet for regenerering under nedstigning, lydmålinger, testing av ladekonsepter og som demonstrasjon av teknologien. Avinor mente flyet var en suksess, men 14. august 2019 gikk det galt. Med selveste konserndirektøren i Avinor bak spakene, måtte flyet gjøre en kontrollert nødlanding og havnet i vannet under innflyvning til Gullknapp flyplass utenfor Arendal. Årsaken var at flyet plutselig mistet motorkraft.
Men når det først skulle gå galt, så kunne man ikke hatt en mer rutinert pilot bak spakene. Der satt Avinor-sjef Dag Falk-Petersen, jagerpilot i Luftforsvaret fra 1974 til 1985, og deretter pilot i SAS fra 1985 til 2010. Han har fløyet både F-104 Starfighter, F-5 Freedomfighter, F-16 og Boeing 737 og 767 (og DC-9).
– Vi fikk ingen indikasjoner på forhånd om at noe var galt med motoren. Turen forløp uten problemer helt til motoren plutselig stoppet og vi fikk varsler om at flere områder var utenfor limit, forteller Falk-Petersen til Vi Menn.
Flyet står nå hos produsenten i Slovenia, men det er ennå ikke konkludert med hva som var årsaken til at motoren stoppet. Foreløpig har uhellet i Norge ikke fått konsekvenser for øvrige fly av samme modell.
Passasjeren imponerte
Dag Falk-Petersen har opplevd motorstopp på én motor på et tomotors fly tidligere, men aldri måttet gjøre en nødlanding. Som pilot er det dog noe man trener på og er mentalt forberedt på at kan skje.
– Jeg var mest imponert over passasjeren, statssekretær Aase Marthe Horrigmo. Hun hadde aldri vært i småfly før. Jeg så på henne og sa «hold deg fast». Hun var helt rolig og avbalansert både under og etter nødlandingen, forteller Falk-Petersen.
Etter å ha prøvd å få start på motoren igjen måtte Falk-Petersen konsentrere seg om å finne en landingsplass. Han hadde først sett seg ut et jorde, men det viste seg at det gikk strømkabler over det. Jordet var dessuten heller ikke så jevnt som det så ut som fra høyden. Alternativ to var et vann like ved. Det var imidlertid omkranset av trær på alle sider.
– Selve landingen var relativt udramatisk. Jeg måtte gjøre en sideskip for å komme ned på vannet (balanseror og sideror hardt til hver sin side, og stikka frem, journ.anm.) Vi landet med en fart på ca. 40–45 knop (74-83 km/t). Flyet tok vannet veldig pent, men nesa stakk fort ned.
Norge skal være først ute
Avinor AS er et norsk statlig selskap, og Norges største eier av flyplasser. Avinor driver 44 lufthavner spredt rundt i landet. Mellom disse flys det korte ruter med relativt få passasjerer per flyvning. Det gjør at det ligger godt til rette for å teste ut de første kommersielle elektriske flyene som vil ha begrenset rekkevidde og kapasitet. Avinor har satt som mål at Norge skal bli det første markedet der elektriske fly tar en betydelig markedsandel, og at den norske innenriksluftfarten skal være elektrifisert innen 2040. Prosjektet støttes av regjeringen, og Widerøe, SAS, Norges Luftsportforbund og klimastiftelsen ZERO er prosjektpartnere.
Flyet havnet opp ned, men begge kom seg raskt ut. De kom fra det uten så mye som et blåmerke.
– Jeg spurte om hun kunne svømme dersom vi måtte i vannet, og hun svarte at det kunne hun. Men vi kom oss fint ut på vingen. Vi tok hverandre i hånden, og forsikret oss om at alt var gått bra, og så tok jeg en selfie av oss mens vi sto der, forteller Falk-Petersen.
Avinor satser videre
Flyet som havarerte kostet i underkant av to millioner kroner, noe som for så vidt er et lite beløp sammenlignet med de rundt 11 milliardene som Avinor investerer årlig, og Dag Falk-Petersen bedyrer at uhellet ikke får noen betydning for Avinors satsing på elektriske fly.
– Det var en effektiv og positiv investering som skapte engasjement rundt elfly. Vi rakk å gjøre mange erfaringer som nok har bidratt til at elfly er kommet tidligere på agendaen som en fremtidig løsning for luftfarten enn hva det ellers ville ha gjort, sier han.
Motoren på Avinors elfly må skiftes, ellers er det like helt, og planen er å ha det på vingene igjen til våren. Da skal Avinor også levere et program for elektrifisering av luftfarten på oppdrag fra regjeringen.
El-drevet
luftskip
Allerede 20 år før brødrene Wright gjorde verdens første motoriserte flytur med vinger, ved Kitty Hawk 17. desember 1903, hadde verdens første luftfartøy med elektrisk motor vært i luften. Den franske kjemikeren og meteorologen Gaston Tissandier fløy i 1883 et luftskip med propeller drevet av batterier og elektriske motorer fra Siemens.
Ny epoke i luftfarten
Anslagene for når elektriske fly vil være kommersielt tilgjengelige varierer. Rob Watson, som er en av direktørene i flymotorprodusenten Rolls-Royce, har uttalt at elektrifisering kan ha like dramatisk effekt på luftfarten som overgangen fra stempelmotorer til jetmotorer.
– Vi er i begynnelsen av en ny epoke i luftfarten, uttaler han.
– Mellom 2025 og 2030 kan de første elektriske passasjerflyene være i drift. Det er helt realistisk, rent teknologisk, sier Olav Mosvold Larsen til forskning.no. Mosvold Larsen er seniorrådgiver i strategiavdelingen til Avinor.
I desember 2019 tok et elektrisk drevet sjøfly av i Vancouver. Flyet med plass til seks passasjerer er levert av selskapet magniX og kalles ePlane. Det er en DHC-2 de Havilland Beaver med 750 hestekrefter produsert av et batteridrevet magni500 fremdriftssystem. Bak stikkene i cockpiten på jomfruturen, satt Greg McDougall, grunnleggeren av Harbour Air – Nord-Amerikas største sjøflyselskap. Ifølge selskapet var flyturen med ePlane verdens første helelektriske flyvning med et kommersielt fly. Selv om turen med ePlane var vellykket, så dreide det seg kun om en prøvetur på noen få minutter med et fly med begrenset kapasitet.
Mange, små aktører
EUs visjon for luftfarten innebærer at det må skje store ting innen fremdriftsteknologien. I EU-rapporten «Flightpath 2050» skisseres en reduksjon i CO₂-utslippet på 75 prosent per passasjerkilometer i 2050 sammenlignet med 2000-nivået. NOx-utslippet skal ned med 90 prosent og støyen fra flyene ned med 65 prosent.
Det tyske konsulentselskapet Roland Berger har estimert at det finnes rundt 170 forskjellige foretak med utvikling av elektriske fly på agendaen. Flertallet av foretakene er riktignok innen såkalt «GA» – General Aviation, altså små rekreasjonsfly og såkalte «urban taxis» – dronelignende taxier. Mange prosjekter er ombygninger av kjente småfly, som Cessna 172 og Extra 330LE. Antall elfly-prosjekter har økt 50 prosent sammenligning med 2018. Halvparten av alle programmene er imidlertid oppstartselskaper som er uavhengig av de store aktørene i flyindustrien.
Iøynefallende konstruksjon
Et slik ungt selskap er israelske Eviation. På Paris Air Show sommeren 2019 viste Eviation frem det de hevder er verdens første fullt elektrifiserte kommersielle fly. Flyet har fått navnet «Alice» og kan ta opptil ni passasjerer. Fremdriften besørges av litium ionbatteri som gjør det mulig å fly 1046 km (650 miles) i 3000 meters (10 000 fot) høyde i 444 km/t (276 mph).
«Alice» har fått en uvanlig og futuristisk fasong. Flykroppen har blant annet fått en flat underside – noe som skal bidra til oppdrift. Halen ser også noe uvanlig ut: den mangler sideror. I stedet har flyet fått to halefinner som er montert i en V-form. Det er for så vidt ingen ny oppfinnelse. Det har vært brukt på mindre fly før, og de bevegelige flatene på finnene kan i samspill fungere både som høyderor og sideror. Noe av det mest iøynefallende med konstruksjonen er allikevel plasseringen av propellene. «Alice» er utstyrt med tre propeller som alle vender bakover: én propell i halen på flyet, og én ytterst på hver av vingetippene. Den bakre propellen er hovedpropellen mens de to på vingetippene bidrar til å redusere motstand, øker ytelsen, og fungerer som backup for hovedmotoren. Flyet er laget av 95 % komposittmaterialer og skal kunne fly til en mye lavere kostnad enn konvensjonelle drivstoff-baserte fly.
Ifølge direktøren for Eviation, Omer Bar-Yohay, så har de ikke designet «Alice» slik fordi de ville lage et fly som så kult ut, men fordi elektrisk fremdrift krever et annet design.
– Et fly bygges rundt fremdriftssystemet, sier han.
Større fly under utvikling
«Alice» forventes å kunne være i kommersiell drift i 2022. Allerede nå hevder selskapet at de har mottatt et tosifret antall bestillinger.
Men 23. januar i år fikk satsingen et alvorlig skudd for baugen da prototypen på Alice tok fyr på Prescott regionale flyplass i Arizona. Flyet ble sterkt skadd i brannen, men skal være intakt. Ifølge en uttalelse fra Eviation så var trolig et landbasert batterisystem årsaken til at flyet tok fyr i forbindelse med systemtesting.
Eviation har også en større versjon av «Alice» under utvikling. Det vil bli utstyrt med kraftigere batterier, og får ifølge selskapet en rekkevidde på 1187 km (738 miles). Litium ionbatteriene vil bli byttet ut med aluminium-luft-batterier som produserer elektrisitet ved at oksygen fra luften reagerer med aluminium. Denne typen batterier har en meget høy energitetthet, men har til nå stort sett vært brukt til militære formål på grunn av høy kostnad på anodene, som heller ikke er oppladbare, men må skiftes ut når de er oppbrukt. Men dersom man sammenligner kostnadene med aluminium-luft-batterier med jetmotorer, så blir regnestykket et annet.
Norsk selskap i front
Selv om amerikanske Cape Air har plassert en stor ordre på elektriske fly hos Eviation, så kommer faktisk den hittil største ordren på elektriske fly, målt i antall fly, fra Norge. OSM Aviation, som ledes av Espen Høiby, er et bemanningsselskap som formidler piloter og kabinpersonale. Men de driver også OSM Aviation Academy som utdanner piloter. Selskapet, som også opererer i USA, bestilte tidligere i år ikke mindre enn 60 fly av typen «eFlyer 2» fra produsenten Bye Aerospace i Denver, Colorado. Det er et toseters treningsfly med en elektrisk motor fra Siemens som yter 90 kW. Foruten at det gir null utslipp og lavt støynivå, så kan det også oppnå større hastigheter og fly i større høyder enn tilsvarende fly med stempelmotor.
Flyene koster 350 000 dollar (cirka 3,122 mill. kroner) per stk., men kostnaden veies fort opp mot selskapets nåværende flåte av Cessna 172 som koster 110 dollar (981 kroner) per time å operere, mens timeprisen for eFlyer 2 vil ligge på bare 20 dollar (178 kroner).
De store er med
Selv om mange av foretakene som ønsker å tjene penger på elektrifiseringen av luftfarten er små aktører, så har de store selskapene fått med seg at det er ting i endring. Noen av verdens største industrielle foretak jobber med elektrifisering av luftfarten. Cirka 20 % av de pågående prosjektene er gjennom etablerte flyprodusenter som Boeing, Cessna, Augusta Westland og Airbus. De er fordelt omtrent likt mellom USA og Europa.
I 2017 kunngjorde det britiske flyselskapet EasyJet planene om å ta i bruk elektriske fly utviklet i samarbeid med Wright Electric. Ifølge Business Insider har selskapet sett for seg ruten mellom London og Amsterdam som et mulig mål for de første elektriske flyvningene, med oppstart i 2027. I forbindelse med markeringen av 100-årsjubileet til KLM i 2019, uttalte selskapets CEO, Pieter Elbers, at han tror vi kan oppleve elektriske fly i kommersiell rutetrafikk i løpet av 15 til 20 år.
Hybride løsninger
Hybride løsninger med fly som både har elektromotor og tradisjonelle gassturbiner, er sannsynligvis snart i bruk på regionale flyvninger. Og dette et stort marked. Ifølge svenske Flygrevyen er 85 % av alle flyvninger i verden under 200 mil, og kortdistanse står for 40 % av flytrafikkens totale miljøpåvirkning.
Det er imidlertid bred enighet om at det er lite sannsynlig med elektriske fly på langdistanse, ifølge Financial Times.
Chief Technology Officer hos Rolls-Royce, Paul Stein, ser for seg lite endring for fly som Airbus A320 og større. Å skulle produsere nok krefter til et stort passasjerfly vil kreve så store mengder batterier at vekten blir for høy.
– For slike fly vil det i all hovedsak dreie seg om gassturbiner, uttaler Stein.
Utvikling i Norge
Tidligere i år annonserte Rolls-Royce, Airbus og Siemens at de i fellesskap utvikler verdens første hybride jetfly, E-Fan X. Kun én av motorene er basert på batteridrift. Målet er å ha et fly i drift som en demonstrasjon av konseptet i løpet av 2021. Flyet er en modifisert versjon av det konvensjonelle Bae 146, som i utgangspunktet er et firemotors, mellomstort jetfly, produsert av BAE-Systems. Det kan ta 112–122 passasjerer.
Rolls-Royce Electrical Norway har fått det globale ansvaret for en portefølje med elektriske løsninger i Rolls-Royce. Til E-Fan X utvikler det nye selskapet en 2,5 MW generator og frekvensomformer.
– Vi har begynt testingen av den første versjonen av generatoren, motoren og kraftelektronikken. Vi har bygget et testsenter i Trondheim, der vi kan kjøre hele E Fan X-systemet elektrisk om kort tid, sier Sigurd Øvrebø, administrerende direktør for Rolls-Royce Electrical Norway, til Flynytt.
Den 16 mil lange ruten mellom Bergen og Stavanger er blinket ut som en mulig pionerrute for elektriske fly, ifølge Flygrevyen.
Billigere billetter
Den andre store produsenten av jetmotorer, Pratt & Whitney, er selvfølgelig ikke dårligere. De har slått seg sammen med selskapet United Technologies og har sitt «Project 804». Det skal være i luften i 2022, og i kommersiell drift innen 10 år. Men også det vil bli en hybrid, med én elektrisk motor og en vanlig turbopropmotor som yter én megawatt hver. Under takeoff/stigning og landing vil begge motorene være i bruk, mens bare turbopropmotoren vil være i bruk under cruise. Men hvis man regner at en typisk 60 minutters flytur innebærer 20 minutter stigning, 20 minutter cruise og 20 minutter nedstigning og landing, så mener selskapet at de kan spare 30 % drivstoff.
Krever infrastruktur
Infrastruktur og vekt er blant de største utfordringene for elektriske fly.
Akkurat som for elbiler er høy batterikapasitet og lav vekt en utfordring også for fly. Derfor vil det ta tid før vi kan se helt elektriske fly på lengre distanser. Men elfly kan revolusjonere korte distanser. Flyene som er kommet lengst i utviklingen og som retter seg mot kommersiell trafikk, er såkalte intercity modeller og forretningsfly som sikter mot en rekkevidde på 150 til 800–1000 km samt et passasjerantall på 10 til 30 personer. Og markedet i det segmentet er stort. Årlig selges det to milliarder flybilletter på verdensbasis for avstander under 800 km.
Prosjektene som er under utvikling i denne kategorien er både fullelektriske og hybrider, men selv om vi vil se dem demonstrert om ganske få år, så vil det ta noen år til før de blir vanlige i kommersiell passasjertrafikk. Avinor regner med at de første kommersielle rutene vil bli flydd med hybrid-fly, og at man kan forvente å se et visst volum rundt 2027.
For det er ikke bare flyene som skal utvikles. Det kreves også en omfattende infrastruktur på flyplassene. For de fleste flyselskaper er det om å gjøre å ha raskest mulig «turn-around». Det vil si at flyet kommer i luften igjen så raskt som mulig: passasjerer av, passasjerer på, og tilbake igjen i lufta. Da må man enten ha en mulighet til en form for hurtiglading ved gaten, ellers så må man ha et system der bakkemannskapene skifter ut tomme batterier med nye, fulladede batterier. Det gjør nok at vi først får se elfly i bruk på ruter der flyet ikke nødvendigvis skal videre så raskt som mulig.
Boeing investerer sammen med JetBlue Technology Ventures i selskapet Zunum Aero som har under utvikling et hybrid-elektrisk fly som kan ta opptil 12 passasjerer, og med en rekkevidde helt opp mot 1100 km. Flyet vil ta av og lande med strøm fra batterier, men underveis leveres strømmen av en generator som går på vanlig jetdrivstoff. Likevel regner Zunum Aero med at forbruket av fossilt drivstoff kan reduseres med opptil 80 %, og at kabinstøyen kan reduseres med 75 %.
Billig skal det også bli. På grunn av de mye lavere kostnadene med elektrisk fremdrift, regner Zunum Aero med at billettprisene kan reduseres 40-80%. Planen er at systemet etter hvert også skal skaleres opp til bruk i et 50-seters såkalt «regional aircraft».
Artikkelen ble opprinnelig publisert i Vi Menn nr 05 2020