Elektrificering af himlen – Hvornår vil luftbårne elbiler manifestere sig?

Jordbaserede elbiler er i øjeblikket meget populære. Som vi har delt før, globalt salg af elbiler nåede næsten 14 millioner sidste år, hvilket bragte den globale elektriske flåde op på 40 millioner i 2023.

Men hvad med himlen? Er der nogen fremskridt i gang med luftbårne elbiler? Jo, der er, men de er simpelthen ikke endnu så populære eller udbredte som vej‑elbiler. 

Før vi dykker dybt ned i deres udviklingsstatus, lad os først se, hvad de er. Luftbårne el‑fly er simpelthen flyvende luftfartøjer, der bruger elektrisk strøm. De omfatter både bemandede og ubemandede luftfartøjer, som letter og lander vertikalt.

Da luftfarten er ansvarlig for 3,5% af klimaændringerne, og i 2021 udstedte Environmental Protection Agency (EPA) en standard for drivhusgasemissioner kun for fly, er interessen for luftbårne elbiler nu stigende.

I stedet for at bruge fossile brændstoffer kører disse fly på elektricitet, hvilket, som Mogale Modisane, en repræsentant for FN’s World Energy Council, bemærker:

“Gør ikke kun luftfarten mere bæredygtig, men reducerer også drastisk støjforurening og CO₂‑udledning fra flyene.”

Motorerne i luftbårne elbiler drives af batteripakker, der muliggør “en roligere og glattere flyvning sammenlignet med deres forbrændingsmodparter,” tilføjede Modisane.

Urban Air Mobility’s Ankomst

Et af de fremtrædende eksempler på denne nye form for lufttransport er eVTOL, som er et elektrisk vertikalt start‑ og landingsfly. Så de er egentlig ikke fly; de kan spænde fra leveringsdroner til urbane lufttaxier.

Når det gælder urban air mobility (UAM), er disse elektriske fly blandt de innovationer, der er meget tæt på at blive en realitet. Det forventes at tusinder af eVTOL‑fly kan være i luften inden udgangen af dette årti. 

Blev rost som overkommelig, støjsvag, sikker og miljøvenlig, du kan muligvis flyve i en snart, i de næste par år, faktisk.

Mellemøsten er især ved at blive en af de hurtigst voksende regioner for e‑VTOL‑operationer. Her er De Forenede Arabiske Emirater og Saudi-Arabien i frontlinjen for fremtidig luftrejse. 

Den amerikanske e‑VTOL‑producent Joby har allerede indgået en aftale med Road and Transport Authority (RTA) i Dubai om at lancere lufttaxitjenester inden 2026, med de første operationer startende næste år. En anden amerikansk eVTOL‑flyproducent, Archer Aviation (ACHR ), har underskrevet en aftale med Abu Dhabi om at påbegynde elektriske lufttaxiflyvninger i hele Emiraterne senest i slutningen af 2025.

Den kinesiske producent EHang har imidlertid allerede gennemført den første passager‑bærende demoflyvning med EH216‑S, et pilotløst e‑VTOL‑fly, i Abu Dhabi tidligere i år. 

Ifølge McKinsey‑eksperter kan de førende virksomheder inden for passager‑AAM‑industrien i 2030 tilbyde mange flere daglige flyvninger, som vil være kortere og med færre passagerer ombord, end verdens største flyselskaber. 

I denne sammenhæng udstedte USAs Federal Aviation Administration (FAA) i sidste uge endelige regler for drift af lufttaxier. FAA sagde at lufttaxier tilhører Advanced Air Mobility (AAM)‑flyvere. De er højt automatiserede, drevet af elektricitet og har vertikale start‑ og landingsmuligheder, forklarede myndigheden.

De betragtes også som ‘power‑lift’‑køretøjer og har elementer fra både fly og helikoptere, sagde FAA. Selvom de i starten vil benytte eksisterende ruter og landingsstrukturer, som i øjeblikket bruges af helikoptere, vil de nye regler give piloter mulighed for at træne med ét enkelt sæt flyvekontroller. 

Power‑lift‑fly, sagde FAA‑administrator Mike Whitaker, er “den første nye flykategori i næsten 80 år”, og de nye regler vil åbne døren for at understøtte deres udbredte AAM‑operationer i USA.

For at fremme denne sektor gav FAA sidste måned en grant på 3,34 million $ til Wright Electric sammen med deres partnere, herunder NASA, DOE og DOD, under deres Fueling Aviation’s Sustainable Transition (FAST)‑program. Gennem denne grant sigter FAA mod at udvikle en ny batteriklasse til store elektriske fly, som kan rumme over 100 passagerer, hvilket udgør mere end 90 % af luftfartsindustriens CO₂‑udledning.

Banebrydende Fremskridt

Efterhånden som kapløbet om at dekarbonisere luftfartsindustrien intensiveres, arbejder virksomheder nu på at finde måder, så passagerfly kan operere fuldstændigt på elektrisk kraft.

E9X er et nyudformet elektrisk fly, hvis design blev konceptualiseret af luftfarts‑startupen Elysian og Delft University of Technology i Holland. Flyet kan rumme flere passagerer (90) og flyve længere (op til 500 miles) på en enkelt opladning end man tidligere troede var muligt.

Disse estimater er baseret på en teoretisk batteripakke på 360 watt‑timer per kilogram. Til sammenligning har Tesla (TSLA )‑batterier en energitæthed på mellem 272 og 296 Wh/kg.

Vægten af det elektriske batteri er ifølge Jayant Mukhopadhaya, seniorforsker ved International Council on Clean Transportation (ICCT), den største begrænsning for disse fly, da konventionelle kommercielle batterier lagrer omkring 50 gange mindre energi pr. pund end jetbrændstof. Som følge heraf ville man for at drive et fly så stort som en Boeing 737 have brug for omkring 35 ton batterier.

“Høj energitæt batteriteknologi er en af udfordringerne i øjeblikket, fordi opskalering af produktionen og yderligere forbedring af tætheden forbliver afgørende for bred adoption.”

– Simay Akar, senior medlem hos IEEE

Selvom batteriet er den primære bekymring, er designet også kritisk. Derfor er vingerne på E9X‑flyet ekstremt store i forhold til flykroppens størrelse, hvilket øger den aerodynamiske effektivitet. 

“Man bør ikke antage, at et elektrisk fly vil se ud som de (mest succesfulde) fly i dag.”

– Reynard de Vries, direktør for design og ingeniørarbejde hos Elysian

Desuden vil batterierne ikke blive placeret i flykroppen, men i vingerne, da de udgør en stor del af flyets vægt, og vægten skal placeres “hvor løftet genereres”.

E9X er dog kun et koncept på nuværende tidspunkt og vil ikke flyve før mindst 2033. Der findes dog allerede andre elektriske passagerfly, såsom Aviation Alice, hvis prototype blev testet for flere år siden, sent i 2022, med et mål om fuld produktion i 2027. Eviation Alice er derimod designet til kun at transportere ni passagerer og to besætningsmedlemmer med en rækkevidde på omkring 250 sømil. 

Der er altså klare begrænsninger for elektriske fly; dog er deres evne til markant at reducere deres CO₂‑aftryk fra flyvning for stor til at blive ignoreret. Det er anslået at overgangen til elektriske fly kan reducere CO₂‑udledningen med op til 88 %. Derfor den stigende fokus. 

Selv teknologimilliardæren Elon Musk, som allerede er involveret i design, fremstilling og salg af elbiler og batteri‑energilagringsenheder, diskuterer potentialet og muligheden for batteridrevne elektriske fly. Selvom batterierne i øjeblikket er “for begrænsede i rækkevidde”, tror Musk på, at de kan blive levedygtige om omkring fem år.

For at opnå dette skal energitætheden i batterierne forbedres, da den i øjeblikket halter bagefter jetbrændstof. Musk tilføjede:

“(Dog) vejer elektriske motorer meget mindre og omdanner lagret energi til bevægelse bedre end forbrændingsmotorer.”

Midt i dette annoncerede den kinesiske batterigigant Contemporary Amperex Technology Co Ltd (CATL), at de med succes fløj et 4‑tons fly ved hjælp af deres ultra‑højtætte “komprimerede batterier”, som først blev lanceret sidste år. Batteripakkerne har mere end dobbelt så høj energitæthed som nogen anden på markedet med 500 Wh/kg.

Disse komprimerede batterier er blevet designet specifikt til at være luftfarts‑klassificerede med sikkerhed for øje og for at øge rangen for rene fly. Virksomheden forventer nu at have et 8‑tons elektrisk fly med en rækkevidde på 1.240‑1.865 miles i drift inden 2027 eller 2028.

Jagten på Avanceret Batteriteknologi

Mens virksomheder er begyndt at ændre landskabet for avanceret luftmobilitet (AMM) og regeringen er begyndt at give klare regler, arbejder forskere på at tackle den største udfordring og udvikle nye batterier til luftbårne elbiler.

For at bringe renere transport til himlen har forskere ved Oak Ridge National Laboratory (ORNL) under Department of Energy (DOE) udviklet nye energitætte materialer for at forstå deres nedbrydning under ekstreme forhold.

Luftbårne elbiler er ikke blot flyvende biler. Derfor konkluderede forskerne, at vi ikke kan tilpasse elbilbatterier til brug i eVTOL, selvom det hidtil har været den dominerende tilgang.

“eVTOL‑programmet giver en unik mulighed for at skabe en helt ny type batteri med meget forskellige krav og kapaciteter end dem, vi har set før.”

– Hovedforsker Ilias Belharouak, ORNL Corporate Fellow

Undersøgelsen fandt, at kraft‑ og ydelseskravene til eVTOL‑batterier negativt påvirker deres holdbarhed og levetid. Dette skyldes, at mens elbilbatterier drænes med en ensartet hastighed, kræver batterier i eVTOL forskellige mængder strøm til deres forskellige flyvefaser som opstigning, suspension og nedstigning.

“Dette kræver, at vi besvarer spørgsmål om samspillet mellem batterisikkerhed, cykluslevetid og stabilitet ved høje temperaturer, samtidig med at vi balancerer behovet for korte udbrud af høj effekt med energireserver til længere flyvninger.”

– Belharouak

Forskningsholdet udviklede lithium‑ion‑batterier og testede dem for eVTOL‑stigningsfaserne. De testede også en ny ORNL‑udviklet elektrolyt, som præsterede bedre og bevarede mere kapacitet under de faser, der kræver mest strøm. Holdet arbejder i øjeblikket på yderligere forbedringer af elektrolytten og andre batterikomponenter.

Tidligere i år rapporterede forskere ved Chalmers University of Technology også om deres første livscyklusvurdering af et to‑sæders fuldt elektrisk fly, der er kommercielt tilgængeligt, Pipistrel Alpha Electro, og sammenlignede det med den fossile brændstof‑version.

Undersøgelsen fastslog, at efter omkring 1.000 flytimer overtager det elektriske fly det fossile fly i forhold til reduceret klimaeffekt. Flyets anslåede levetid er derimod mindst 4.000 timer.

Ifølge undersøgelsen vil yderligere udvikling af batterier være et vigtigt skridt mod at reducere det elektriske flys livscyklus‑påvirkninger.

Hovedforfatter af undersøgelsen, Rickard Arvidsson, pegede på den konstante udvikling af lithium‑ion‑batterier og nye batteriteknologier som lithium‑svovl‑batterier, som stadig er i den tidlige udviklingsfase, for at forbedre den miljømæssige ydeevne for elektriske fly og gøre dem foretrukne frem for fossildrevne.

Drevet af den kritiske rolle, batterier spiller, og det stigende antal både kommercielle og militære flyleverancer, er markedet for flybatterier forventet at vokse fra 4,26 milliarder $ i 2023 til 11,9 milliarder $ i 2031. Og efterhånden som luftbårne elbiler får mere gennemslagskraft, bør dette marked vokse endnu mere.

Virksomheder, der arbejder på at gøre luftbårne elbiler til virkelighed

Nu vil vi se på nogle fremtrædende navne i sektoren, som har arbejdet på at fremme dette felt, som ifølge McKinsey’s oktober 2024‑analyse har oplevet en afmatning i offentliggjort finansiering.

Finansieringen er faldet siden den toppede i 2021 på 6,8 mia. €, faldt til 3,9 mia. € i 2023, hvilket forventes at være lignende i år. Nedgangen “kommer på et særligt dårligt tidspunkt”, da flertallet af virksomheder stadig skal fuldføre “udvikling, prototyping og testning, der kræves for typecertificering”, hvilket kræver 1‑2 mia. €.

Dette miljø har allerede begyndt at påvirke virksomhederne. Så lad os se nærmere på disse virksomheder;

1. Joby Aviation

Det $3,78 mia. store markedsværdi‑selskab udvikler elektriske lufttaxier designet til kommerciel passagerservice. Deres fly kan transportere en pilot og op til fire passagerer, med en maksimal rækkevidde på omkring 100 miles og hastigheder op til 200 mph. Joby har allerede gennemført omfattende flytestning, der dækker over 30.000 miles, og er nu i gang med at etablere en produktionsfacilitet i Dayton, Ohio, for at producere disse fly.

Dets aktier handlede på $5,27 på tidspunktet for skrivning, ned 2,75 % år‑til‑dato. Det har en EPS (TTM) på -0,49 og en P/E (TTM) på -10,85. For Q2 rapporterede det et nettotab på $123 mio. mens det havde $825 mio. i kontanter og kortfristede investeringer. Virksomheden sigter mod at opnå en typecertificering senest næste år, hvilket svarer til 37 % gennem fase fire i FAA‑certificeringsprocessen.

Selskabet, som har partnerskaber med Uber og Delta, lancerede for nylig en offentlig udstedelse for at sælge op til $200 mio. af sine almindelige aktier. Tidligere denne måned annoncerede Toyota, den største eksterne aktionær i Joby Aviation (JOBY ), en yderligere investering på $500 mio. for at støtte certificeringen og den kommercielle produktion af deres elektriske taxa.

2. Archer Aviation (ACHR )  

Det $1,2 mia. store markedsværdi‑selskab Archer fokuserer på urban luftmobilitet og bygger en elektrisk lufttaxi kaldet Maker. Virksomheden er i øjeblikket ved at opføre en facilitet i Georgia for at understøtte produktionen af sine Midnight‑eVTOL‑fly.

I øjeblikket handles dets aktier til $3,41, ned 44,45 % år‑til‑dato. Det har en EPS (TTM) på -1,2 og en P/E (TTM) på -2,78.

For 2Q24 bemærkede CEO Adam Goldstein bemærkede at deres indikerede ordrebog lå på næsten $6 mia., mens driftsomkostningerne var $121,2 mio. og nettotabet var $106,9 mio. Kontanter og kontantekvivalenter for kvartalet udgjorde $360,4 mio. I begyndelsen af anden halvdel af 2024 sagde Stellantis, moderselskabet til Chrysler, at de ville investere yderligere $55 mio. i Archer Aviation.

3. Lilium  

Dette $88 mio. store markedsværdi‑selskab udvikler et eVTOL‑jet ved brug af innovativ ducted elektrisk vektor‑thruster‑teknologi. De har gjort betydelige fremskridt, herunder samling af deres elektriske fremdriftssystem, og sigter mod kommerciel implementering, med de første flyvninger forventet i de kommende år.

Dets aktier handles i øjeblikket til $0,1391, ned 88,41 % år‑til‑dato. Det har en EPS (TTM) på -0,16 og en P/E (TTM) på -0,88. I sit Q1 2024‑aktionærbrev bemærkede Lilium bemærkede at produktionen af deres første Lilium‑Jets skrider frem, batteripakkeproduktionen er startet, og den kommercielle ordrepipeline vokser til over 780 fly.

For nylig blev den tyske virksomheds $50 mio. lånegaranti afvist af den føderale regering. Efterfølgende erklærede lufttaxifirmaet i en indgivelse i sidste uge, at dets to hoveddatterselskaber, Lilium GmbH og Lilium eAircraft GmbH, vil indgive konkursbegæring i de kommende dage på grund af manglende evne til at rejse tilstrækkelige yderligere midler til at fortsætte deres drift.

4. Vertical Aerospace  

Med en markedsværdi på $109,67 mio. har Vertical Aerospace (EVTL ) arbejdet på VA‑X4‑eVTOL‑flyet, som er designet til lufttaxitjenester. Virksomheden fokuserer på at opnå certificering og har gjort fremskridt i sit testprogram.

Dets aktier, på tidspunktet for skrivning, handles til $5,74, ned 16,57 % år‑til‑dato. Det har en EPS (TTM) på -4,23 og en P/E (TTM) på -1,36. I sidste måned annoncerede virksomheden en 1‑for‑10 reverse aktiesplit for at øge prisen pr. aktie.

Per 30. juni 2024 rapporterede virksomheden kontanter og kontantekvivalenter på $84 mio. For første halvår havde Vertical et driftsunderskud på $25 mio. og modtog en $10 mio. britisk regeringsgrant fra Aerospace Technology Institute (ATI) til udvikling af næste generations propeller.

5. Surf Air Mobility

Dette er et $24,53 mio. stort selskab, der driver traditionelle flytjenester ud over at udvikle en elektrificeret version af Cessna Grand Caravan og planlægger at integrere elektriske og hybrid‑elektriske drivlinjer i sin flåde.

Dets aktier er faldet 83,96 % år‑til‑dato, da de handles til $1,74. Det har en EPS (TTM) på -88,16 og en P/E (TTM) på -0,02. I august annoncerede Surf Air Mobility (SRFM ) en 1‑for‑7 reverse aktiesplit.

For 2Q24 rapporterede $32,4 mio. i omsætning og justeret EBITDA‑tab på $11,8 mio. Nettotabet var derimod $27 mio., hvilket inkluderede investering i F&U for elektrificering og softwareteknologi, aktiebaseret kompensation og transaktionsomkostninger.

Konklusion

Så, som vi har set, udvikler luftbårne elbiler (EV’er) sig hurtigt og bringer os tættere på en renere, støjsvagere og mere effektiv æra inden for luftfart. Fra eVTOL‑er i urban luftmobilitet til eksperimentelle elektriske passagerfly viser disse fremskridt potentialet for elektrificering i himlen.

Selvom udfordringer som batteritæthed og flydesign stadig eksisterer, tyder innovationer fra forskere og virksomheder på, at elektrisk luftfart snart kan blive en integreret del af transporten. Og efterhånden som regeringer og industrier samarbejder om at tackle klimaudfordringer, kan luftbårne EV’er også spille en afgørende rolle i at reducere CO₂‑udledninger og omforme luftrejser til en mere bæredygtig fremtid.

Klik her for at lære, hvordan luftbårne taxier vil generere $4 billioner inden 2027.