交通・輸送
空を電化する – 空中電気自動車はいつ実現するのか？
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地上の電気自動車は現在大流行です。以前にも共有したように、昨年の世界のEV販売台数はほぼ1400万台に達しました、これにより2023年の世界の電動車両は4000万台になりました。
しかし、空はどうでしょうか？空中電気自動車の進展はありますか？実際、ありますが、まだ道路上のEVほど人気があるわけでも、広く採用されているわけでもありません。
本格的に進展状況を掘り下げる前に、まずそれらが何であるかを見てみましょう。空中電気自動車は、電力を使用する飛行機です。パイロット付きと無人の航空機の両方が含まれ、垂直離着陸が可能です。
航空業界が気候変動の3.5% を占め、2021年に環境保護庁（EPA） 発行した 航空機専用の温室効果ガス排出基準を発行したことから、空中電気自動車への関心が高まっています。
化石燃料の代わりに、これらの航空機は電力で動きます。国連世界エネルギー評議会の代表であるモガレ・モディサネは次のように述べています:
「航空をより持続可能にするだけでなく、飛行機が生み出す騒音汚染と炭素排出を大幅に削減します。」
空中電気自動車のモーターはバッテリーパックで駆動されており、モディサネは「燃焼エンジンに比べて、より静かでスムーズな乗り心地を実現できる」と付け加えました。
都市型空中モビリティの到来
この新しい空輸手段の代表例の一つがeVTOLで、電動垂直離着陸機です。したがって、単なる飛行機ではなく、配送ドローンから都市型空中タクシーまで多様です。
都市型空中モビリティ（UAM）に関して、これらの電動航空機は実現に非常に近いイノベーションの一つです。今世紀末までに数千機のeVTOLが空を飛んでいると予想されています。
手頃で静か、安全かつ環境に優しいと称賛されており、実際に数年以内にそれに乗ることができるかもしれません。
特に中東はeVTOL運用が最も急速に成長している地域の一つで、UAEとサウジアラビアが将来の航空旅行の最前線に立っています。
米国拠点のeVTOLメーカーJobyは、ドバイ道路交通局（RTA）と2026年までにエアタクシーサービスを開始する契約をすでに締結しており、初期運用は来年開始予定です。別の米国eVTOL航空機提供者であるArcher Aviation (ACHR )は、アブダビと協定を結び、2025年後半までに全エミレーツで電動エアタクシーの飛行運用を開始する予定です。
一方、中国メーカーのEHangは、今年初めにアブダビでパイロットなしのeVTOL航空機EH216-Sの初の乗客搭乗デモ飛行を完了しています。
マッキンゼーの専門家によると、2030年までに乗客向けAAM業界の主要企業は、世界最大の航空会社よりも、より多くの、しかし短距離で乗客数が少ない日常フライトを提供できる可能性があります。
このような背景のもと、米国連邦航空局（FAA）は先週、エアタクシー運用に関する最終規則を発表しました。FAAは述べました、エアタクシーは先進航空モビリティ（AAM）利用者に属し、高度に自動化され、電力で駆動し、垂直離着陸が可能であると説明しました。
FAAは、これらは「パワーリフト」車両とも見なされ、飛行機とヘリコプターの要素を併せ持つと述べました。ヘリコプターが現在使用している既存の航路と着陸施設を利用し始めますが、新規則によりパイロットは単一のフライトコントロールで訓練できるようになります。
FAA管理者のマイク・ホイットカーは、パワーリフト航空機は「ほぼ80年ぶりの新しい航空機カテゴリ」であり、新規則は米国における広範なAAM運用を支える扉を開くと述べました。
この分野を推進するため、先月、FAAはWright Electricとそのパートナー（NASA、DOE、DODを含む）に、Fueling Aviation’s Sustainable Transition（FAST）プログラムの下で3.34百万ドルの助成金を提供しました。この助成金を通じて、FAAは100名以上の乗客を収容できる大型電動航空機向けの新しいバッテリークラスの開発を目指しており、これは航空宇宙産業の炭素排出の90%以上を占めます。
新たな領域の開拓
航空業界の脱炭素化競争が激化する中、企業は旅客機を完全に電力で運航させる方法の開発に取り組んでいます。
E9Xは新たに設計された電動航空機で、その設計はオランダの航空スタートアップElysianとデルフト工科大学が構想しました。この航空機は乗客数（90名）を増やし、単一充電で最大500マイル（約805km）飛行でき、従来考えられていたよりも遠くまで飛べます。
これらの見積もりは、理論上の360Wh/kgのバッテリーパックに基づいています。対照的に、Tesla (TSLA ) のバッテリーは272〜296Wh/kgの密度です。
国際クリーントランスポーテーション評議会（ICCT）の上級研究員Jayant Mukhopadhayaによれば、電動バッテリーの重量がこれらの航空機の主な制約であり、従来の商用バッテリーはジェット燃料に比べて約50倍少ないエネルギーしか蓄えられません。その結果、ボーイング737のような大型機を動かすには約35トンのバッテリーが必要になります。
「高密度バッテリー技術は現在の課題の一つであり、生産規模の拡大とさらなる密度向上が広範な採用に不可欠です」
– IEEE上級メンバー Simay Akar
バッテリーが主な課題である一方、設計も重要です。そのため、E9X航空機の翼は機体に対して非常に大きく、空気力学的効率を高めています。
「電動機が現在の（最も成功した）航空機と同じような形になると想定すべきではありません」
– Elysianのデザイン・エンジニアリングディレクター Reynard de Vries
また、バッテリーは機体胴体ではなく翼に配置されます。なぜなら、重量の大部分を占めるため、揚力が生成される場所に重量を置く必要があるからです。
E9Xは現在概念段階であり、少なくとも2033年まで飛行しません。ただし、すでに他の電動旅客機も存在します。たとえば、Aviation Aliceはプロトタイプが数年前、2022年後半にテストされ、2027年の本格生産を目指しています。Eviation Aliceは、9名の乗客と2名の乗務員を搭載し、約250海里（約463km）の航続距離を持つよう設計されています。
したがって、電動機には明確な制限がありますが、飛行時の炭素フットプリントを大幅に削減できる可能性は無視できません。電動機への切り替えでCO2排出量を最大88％削減できると推定されています。これが注目が高まる理由です。
電気自動車やバッテリーエネルギー貯蔵装置の設計・製造・販売に関わるテック億万長者のイーロン・マスクさえも、バッテリー駆動の電動航空機の可能性について議論しています。現在、バッテリーは「航続距離が限られている」ものの、マスクは約5年後には実用化できると考えています。
そのためには、バッテリーのエネルギー密度を向上させる必要があり、現在はジェット燃料に比べて遅れています。マスクは付け加えました:
「しかし、電動モーターははるかに軽く、蓄えたエネルギーを運動エネルギーに変換する効率が燃焼エンジンよりも優れています」
この中で、中国のバッテリー大手であるContemporary Amperex Technology Co Ltd（CATL）は、昨年初めて発売された超高密度「凝縮バッテリー」を使用して4トン機を成功裏に飛行させたと発表しました。このバッテリーパックは市場の他の製品の2倍以上のエネルギー密度、500Wh/kgを誇ります。
これらの凝縮バッテリーは、航空機向けに安全性を考慮して設計され、クリーン航空機の航続距離を伸ばすことを目的としています。同社は、2027年または2028年までに、航続距離1,240〜1,865マイル（約2,000〜3,000km）の8トン級電動航空機を実用化することを見込んでいます。
先進バッテリー技術の探求
企業が先進空中モビリティ（AMM）の状況を変え始め、政府が明確な規則を提供し始めた一方で、研究者は最大の課題に取り組み、空中電気自動車向けの新バッテリーを開発しています。
よりクリーンな空輸を実現するため、エネルギー省（DOE）のオークリッジ国立研究所（ORNL）の研究者は、過酷な条件下での劣化を理解するために新しいエネルギー密度の高い材料を開発しました。
空中電気自動車は単なる空飛ぶ車ではありません。そのため、研究者はこれまで主流だった電気自動車用バッテリーをeVTOLに適用できないと結論付けました。
「eVTOLプログラムは、これまでに見られたものとは大きく異なる要件と能力を持つ全く新しいタイプのバッテリーを創出するユニークな機会を提供します」
– ORNL社内フェローである主任研究員 Ilias Belharouak
研究は、eVTOLバッテリーの電力と性能の要求が耐久性と寿命に悪影響を与えることを明らかにしました。
これは、電気自動車のバッテリーが均一な速度で放電するのに対し、eVTOLのバッテリーは上昇、滞空、降下といった各飛行フェーズで異なる電力を必要とするためです。
「これにより、バッテリーの安全性、サイクル寿命、高温安定性の相互関係について質問に答える必要があり、短時間の高出力と長距離飛行のためのエネルギー余裕のバランスを取らなければなりません」
– Belharouak
研究チームはリチウムイオンバッテリーを開発し、eVTOLの上昇フェーズでテストしました。また、ORNLが開発した新しい電解質もテストし、最も電力を要するフェーズでより多くの容量を保持することが確認されました。チームは現在、電解質やその他のバッテリー部品のさらなる改良に取り組んでいます。
今年初め、チャルマース工科大学の研究者は報告しました、商業利用可能な2座席全電動航空機Pipistrel Alpha Electroの初のライフサイクル評価を行い、化石燃料版と比較しました。
研究によれば、約1,000飛行時間後に電動航空機は化石燃料航空機に比べて気候への影響が低減し、航空機の推定寿命は少なくとも4,000時間です。
研究によると、バッテリーのさらなる開発は電動航空機のライフサイクル影響を削減する重要なステップとなります。
研究の主要著者であるリッカード・アルヴィッドソンは、リチウムイオンバッテリーの継続的な開発や、まだ開発初期段階にあるリチウム硫黄バッテリーなどの新バッテリー技術が、電動航空機の環境性能を向上させ、化石燃料機に対して優位性を持たせると指摘しました。
バッテリーの重要な役割と商業・軍事航空機の納入増加により、航空機バッテリー市場規模は2023年の42億6,000万ドルから2031年には119億ドルへと拡大すると予測されています。空中電気自動車の普及が進むにつれ、市場規模はさらに拡大するでしょう。
空中電気自動車を実現するために取り組む企業
ここでは、マッキンゼーの2024年10月の分析によると、資金開示が減少傾向にあるこの分野で活動している主要企業をいくつか紹介します。
資金は2021年に68億ユーロのピークに達してから減少しており、2023年には39億ユーロにまで落ち込み、今年も同程度になると予想されています。この減少は「特に厳しい時期に起きており」、多くの企業が「型式認証に必要な開発、試作、テスト」の完了に10億〜20億ユーロが必要です。
この環境はすでに企業に影響を及ぼしており、そこでこれらの企業を詳しく見ていきましょう。
1. Joby Aviation
時価総額37.8億ドルの同社は、商業旅客サービス向けの電動エアタクシーを開発しています。航空機はパイロットと最大4名の乗客を搭載でき、最大航続距離は約100マイル、最高速度は時速200マイルです。Jobyはすでに3万マイル以上の広範な飛行試験を実施しており、現在オハイオ州デイトンに製造施設を設立し、航空機の生産を進めています。
JOBY 価格チャート
執筆時点で同社株は5.27ドルで取引され、年初来2.75％下落しています。EPS（TTM）は-0.49、P/E（TTM）は-10.85です。第2四半期は1億2300万ドルの純損失を報告し、現金および短期投資は8億2500万ドルです。同社は来年後半までに型式証明書の取得を目指しており、FAA認証プロセス第4段階の37％を完了しています。
UberやDeltaと提携している同社は、最近、普通株式最大2億ドルの公開募集を開始しました。今月初め、Joby Aviation (JOBY ) の最大外部株主であるトヨタは、電動タクシーの認証と商業生産を支援するためにさらに5億ドルの投資を発表しました。
2. Archer Aviation (ACHR )
時価総額12億ドルのArcherは都市型空中モビリティに注力しており、Makerという電動エアタクシーを開発しています。同社は現在、ジョージア州に施設を建設し、Midnight eVTOLの生産を支援しています。
現在、同社株は3.41ドルで取引され、年初来44.45％下落しています。EPS（TTM）は-1.2、P/E（TTM）は-2.78です。
ACHR 価格チャート
2024年第2四半期について、CEOのAdam Goldsteinは指摘しました、指標的受注残高は約60億ドルで、営業費用は1億2120万ドル、純損失は1億0690万ドルでした。四半期の現金および現金同等物は3億6040万ドルです。2024年後半の初めに、クライスラーの親会社であるStellantisはArcher Aviationに追加で5,500万ドルの投資を行うと発表しました。
3. Lilium
時価総額8,800万ドルの同社は、革新的なダクト式電動ベクトル推力技術を用いたeVTOLジェットを開発しています。電動推進システムの組み立てを含む大きな進展を遂げており、商業展開を目指し、初期フライトは今後数年以内に予定されています。
現在、同社株は0.1391ドルで取引され、年初来88.41％下落しています。EPS（TTM）は-0.16、P/E（TTM）は-0.88です。2024年第1四半期の株主レターで、Liliumは指摘しました、最初のLilium Jetの生産を進め、バッテリーパックの生産を開始し、商業受注パイプラインが780機以上に拡大していると述べました。
最近、ドイツ企業の5,000万ドルの融資保証は連邦政府により却下されました。その後、エアタクシー企業は先週の提出書類で、主要子会社であるLilium GmbHとLilium eAircraft GmbHが、事業継続に必要な追加資金を調達できず、数日以内に破産手続きを行うと述べました。
4. Vertical Aerospace
時価総額1億966万7千ドルのVertical Aerospace (EVTL ) は、エアタクシーサービス向けに設計されたVA-X4 eVTOL航空機に取り組んでいます。同社は認証取得に注力しており、テストプログラムでも進展を遂げています。
執筆時点で同社株は5.74ドルで取引され、年初来16.57％下落しています。EPS（TTM）は-4.23、P/E（TTM）は-1.36です。先月、同社は株価を上げるために1対10の逆株式分割を発表しました 1対10の逆株式分割を行い、1株当たりの取引価格を上げることを発表しました。
EVTL 価格チャート
2024年6月30日現在、同社は報告しました、現金および現金同等物が8,400万ドルであることを。上半期は2,500万ドルの営業損失で、次世代プロペラ開発のために航空宇宙技術研究所（ATI）から1,000万ドルの英国政府助成金を受け取りました。
5. Surf Air Mobility
同社は2,453万ドル規模で、従来の航空サービスを運営するほか、Cessna Grand Caravanの電動バージョンを開発し、機体に電動およびハイブリッド電動パワートレインを導入する計画です。
同社株は年初来83.96％下落し、1.74ドルで取引されています。EPS（TTM）は-88.16、P/E（TTM）は-0.02です。8月にSurf Air Mobility (SRFM ) は1対7の逆株式分割を発表しました。
SRFM 価格チャート
2024年第2四半期に、同社は報告しました、売上高3,240万ドル、調整後EBITDA損失1,180万ドルを。純損失は2,700万ドルで、電化とソフトウェア技術の研究開発投資、株式報酬、取引コストが含まれています。
結論
このように、空中電気自動車（EV）は急速に進化しており、よりクリーンで静か、かつ効率的な航空時代に近づいています。都市型空中モビリティのeVTOLから実験的な電動旅客機まで、これらの開発は空の電化の可能性を示しています。
バッテリー密度や航空機設計といった課題は残っていますが、研究者や企業のイノベーションは、電動航空がすぐに交通の不可欠な部分になることを示唆しています。また、政府と産業界が協力して気候問題に取り組む中、空中電気自動車は炭素排出削減と持続可能な未来に向けた航空旅行の変革に重要な役割を果たすことができます。
