Elektrifisering av himmelen – Når vil luftbårne el‑kjøretøy manifestere seg?

Bakkebaserte elektriske kjøretøy er veldig populære nå. Som vi har delt tidligere, globale elbil-salg nådde nesten 14 millioner i fjor, og bringer den globale elektriske flåten til 40 millioner i 2023.

Men hva med himmelen? Er det noen fremskritt som blir gjort for luftbårne el‑kjøretøy? Vel, det er det, men de er fortsatt ikke like populære eller utbredt adopterte som veibaserte el‑biler. 

Før vi dykker dypt inn i deres utviklingsstatus, la oss først se hva de er. Luftbårne elektriske kjøretøy er enkelt sagt flygende luftfartøy som bruker elektrisk kraft. De inkluderer både bemannede og ubemannede luftfartøy som tar av og lander vertikalt.

Gitt at luftfart står for 3.5% av klimaendringene, og i 2021 utstedte Environmental Protection Agency (EPA) utstedte en klimagassutslippsstandard kun for fly, er interessen for luftbårne el‑kjøretøy nå økende.

I stedet for å bruke fossilt brensel, drives disse flyene av elektrisitet, noe som, som Mogale Modisane, en representant for FN’s World Energy Council, bemerker:

“Gjør ikke bare luftfarten mer bærekraftig, men reduserer også drastisk støvforurensning og karbonutslipp produsert av fly.”

Motorene til luftbårne el‑kjøretøy drives av batteripakker som gir en “stille og jevnere tur sammenlignet med sine forbrenningsbaserte motparter,” la Modisane til.

Fremveksten av urban luftmobilitet

Et av de fremste eksemplene på denne nye formen for lufttransport er eVTOL, som er et elektrisk vertikal start- og landingsfly. Så de er egentlig ikke fly; snarere kan de variere fra leveringsdroner til urbane lufttaxier.

Når det gjelder urban luftmobilitet (UAM), er disse elektriske luftfartøyene blant innovasjonene som er svært nær å bli virkelige. Det forventes at tusenvis av eVTOL kan fly innen slutten av dette tiåret. 

Hyllet som rimelige, stille, trygge og miljøvennlige, du kan kanskje fly i en snart, i løpet av de neste årene, faktisk.

Midtøsten, spesielt, blir en av de raskest voksende regionene for e‑VTOL‑operasjoner. Her er UAE og Saudi-Arabia i frontlinjen for fremtidig luftreiser. 

Den amerikanske e‑VTOL‑produsenten Joby har allerede signert en avtale med Road and Transport Authority (RTA) i Dubai for å lansere lufttaxitjenester innen 2026, med første operasjoner som starter neste år. En annen amerikansk eVTOL‑leverandør, Archer Aviation (ACHR ), har signert en avtale med Abu Dhabi om å starte elektrisk lufttaxiflyging over Emiratene innen slutten av 2025.

Den kinesiske produsenten EHang har i mellomtiden allerede fullført den første passasjerdemo-flyvningen med EH216‑S, et ubemannet e‑VTOL‑fly, i Abu Dhabi tidligere i år. 

Ifølge McKinsey‑eksperter kan ledende selskaper i passasjer‑AAM‑industrien innen 2030 tilby mange flere daglige flyvninger, som vil være kortere og med færre passasjerer ombord, enn verdens største flyselskaper. 

Mot denne bakgrunnen utstedte USAs Federal Aviation Administration (FAA) siste uke endelige regler for drift av lufttaxier. FAA sa at lufttaxier tilhører Advanced Air Mobility (AAM)-flygere. De er høyt automatiserte, drevet av elektrisitet, og har vertikal start‑ og landingskapasitet, forklarte etaten.

Også betraktet som ‘power‑lift’-kjøretøy, har de elementer fra både fly og helikoptre, sa FAA. Mens de i starten vil bruke eksisterende reiseruter og landingsstrukturer som for tiden brukes av helikoptre, vil de nye reglene tillate piloter å trene med ett enkelt sett med flykontroller. 

Power‑lift‑fly, sa FAA‑administrator Mike Whitaker, er “den første nye flykategorien på nesten 80 år,” og de nye reglene vil åpne døren for å støtte deres omfattende AAM‑operasjoner i USA.

For å fremme denne sektoren ga FAA i forrige måned et tilskudd på 3,34 millioner dollar til Wright Electric sammen med sine partnere, inkludert NASA, DOE og DOD, under sitt Fueling Aviation’s Sustainable Transition (FAST)-program. Gjennom dette tilskuddet har FAA som mål å utvikle en ny batteriklasse for store elektriske fly som kan romme over 100 passasjerer, noe som utgjør over 90 % av luftfartsindustriens karbonutslipp.

Baner nye veier

Etter hvert som kappløpet om å dekarbonisere luftfartsindustrien intensiveres, jobber selskaper nå med å finne måter å få passasjerfly til å operere helt på elektrisk kraft.

E9X er et nyutformet elektrisk fly, designet av luftfarts‑startupen Elysian og Delft University of Technology i Nederland. Flyet kan ta med flere passasjerer (90) og fly lengre (opptil 500 miles) på en enkelt lading enn tidligere antatt mulig.

Disse estimatene er basert på en teoretisk batteripakke på 360 watt‑timer per kilogram. Til sammenligning har Tesla (TSLA )-batterier en tetthet på mellom 272 og 296 Wh/kg.

Vekten av batteriet, ifølge Jayant Mukhopadhaya, seniorforsker ved International Council on Clean Transportation (ICCT), er den viktigste begrensningen for disse flyene ettersom konvensjonelle kommersielle batterier lagrer omtrent 50 ganger mindre energi per pund enn jetdrivstoff. Som et resultat, for å drive et fly så stort som Boeing 737, ville vi trenge omtrent 35 tonn batterier.

“Høy tetthet på batteriteknologi er en av utfordringene akkurat nå, fordi oppskalering av produksjon og ytterligere forbedring av tetthet forblir avgjørende for bred adopsjon.”

– Simay Akar, senior medlem i IEEE

Mens batteriet er den primære bekymringen, er designet også kritisk. Derfor er vingene på E9X-flyet ekstremt store i forhold til flykroppen, noe som øker den aerodynamiske effektiviteten. 

“Du bør ikke anta at et elektrisk fly vil se ut som de (mest suksessfulle) flyene i dag.”

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

I tillegg vil batteriene ikke plasseres i flykroppen, men i vingene fordi de utgjør en stor del av flyets vekt, og vekten må plasseres “der løftet genereres”.

E9X er imidlertid bare et konsept foreløpig og vil ikke ta av før minst 2033. Det finnes imidlertid allerede andre elektriske passasjerfly, som Aviation Alice, hvis prototype ble testet for noen år siden, sent i 2022, med mål om full produksjon i 2027. Eviation Alice er derimot designet for kun ni passasjerer og to besetningsmedlemmer med en rekkevidde på omtrent 250 nautiske mil. 

Så det er klare begrensninger for elektriske fly; men deres evne til å redusere karbonavtrykket fra flyging betydelig er for stor til å ignoreres. Det er anslått at overgangen til elektriske fly kan redusere CO2-utslipp med opptil 88 %. Dermed øker fokuset. 

Selv teknologimilliardæren Elon Musk, som allerede er involvert i design, produksjon og salg av el‑biler og batterilagringsenheter, diskuterer potensialet og muligheten for batteridrevne elektriske fly. Selv om batteriene for øyeblikket er “for begrenset i rekkevidde”, tror Musk de kan bli levedyktige om omtrent fem år.

For dette må energitettheten i batterier forbedres, noe som for øyeblikket henger etter jetdrivstoff. Musk la til:

“(Imidlertid) veier elektriske motorer mye mindre og konverterer lagret energi til bevegelse bedre enn forbrenningsmotorer.”

Midt i dette kunngjorde det kinesiske batterigiganten Contemporary Amperex Technology Co Ltd (CATL) at de med suksess fløy et 4‑tons fly ved hjelp av sine ultra‑høye tetthets “kondensatbatterier”, som ble lansert første gang i fjor. Batteripakkene har mer enn dobbelt energitetthet sammenlignet med andre på markedet, med 500 Wh/kg.

Disse kondensatbatteriene er designet spesielt for luftfartsbruk med sikkerhet i tankene og for å øke rekkevidden til rene fly. Selskapet forventer nå å ha et 8‑tons elektrisk fly med en rekkevidde på 1 240–1 865 miles i drift innen 2027 eller 2028.

Jakten på avansert batteriteknologi

Mens selskaper har begynt å endre landskapet for avansert luftmobilitet (AMM) og myndighetene har begynt å gi klare regler, arbeider forskere med å løse den største utfordringen og utvikle nye batterier for luftbårne el‑kjøretøy.

For å ta renere transport til himmelen, har forskere ved Oak Ridge National Laboratory (ORNL) under Department of Energy (DOE) utviklet nye energitette materialer for å forstå deres forringelse under ekstreme forhold.

Luftbårne el‑kjøretøy er ikke bare flygende biler. Som sådan konkluderte forskerne at vi ikke kan tilpasse el‑bilbatterier til bruk i eVTOL, selv om dette har vært den dominerende tilnærmingen så langt. 

“eVTOL‑programmet gir en unik mulighet til å skape en helt ny type batteri med svært forskjellige krav og kapasiteter enn det vi har sett før.”

– Ledende forsker Ilias Belharouak, ORNL Corporate Fellow

Studien fant at kraft- og ytelseskravene til eVTOL‑batterier negativt påvirker deres holdbarhet og levetid. Dette skyldes at mens el‑bilbatterier tømmes med jevn hastighet, krever batterier brukt i eVTOL ulike mengder kraft for de forskjellige flyfasene som oppstigning, suspensjon og nedstigning.

“Dette krever at vi svarer på spørsmål om samspillet mellom batterisikkerhet, syklusliv og stabilitet ved høye temperaturer, samtidig som vi balanserer behovet for korte kraftutbrudd med energireserver for lengre flyvninger.”

– Belharouak

Forskningsgruppen utviklet litium‑ion‑batterier og testet dem for eVTOLs klatrefaser. De testet også et nytt ORNL‑utviklet elektrolytt, som presterte bedre og beholdt mer kapasitet under de fasene som krever mest kraft. Gruppen jobber nå med ytterligere forbedringer av elektrolytten og andre batterikomponenter.

Tidligere i år rapporterte forskere ved Chalmers University of Technology også rapporterte sin første livssyklusanalyse av et to‑seter hel‑elektrisk fly som er kommersielt tilgjengelig, Pipistrel Alpha Electro, og sammenlignet den med sin fossile drivstoffversjon.

Studien fastslo at etter omtrent 1 000 flytimer overtar det elektriske flyet den fossile driftsflyet når det gjelder redusert klimaeffekt. Flyets anslåtte levetid er samtidig minst 4 000 timer.

Ifølge studien vil videre utvikling av batterier være et viktig steg mot å redusere livssyklusvirkningen til elektriske fly.

Hovedforfatter av studien, Rickard Arvidsson, pekte på den konstante utviklingen av litium‑ion‑batterier og nye batteriteknologier som litium‑svovel‑batterier, som fortsatt er i en tidlig utviklingsfase, for å forbedre miljøytelsen til elektriske fly og gjøre dem foretrukne fremfor fossildrevne.

Drevet av den kritiske rollen batterier spiller og det økende antallet både kommersielle og militære flyleveranser, forventes markedet for flybatterier å vokse fra $4.26 billion i 2023 til $11.9 billion i 2031. Og etter hvert som luftbårne el‑kjøretøy får mer oppmerksomhet, vil dette markedet vokse enda mer.

Selskaper som jobber for å gjøre luftbårne el‑kjøretøy til virkelighet

Nå skal vi se på noen fremtredende navn i sektoren som har jobbet med å fremme dette feltet, som ifølge McKinseys analyse fra oktober 2024 har sett en nedgang i offentliggjort finansiering. 

Finansieringen har gått ned siden den nådde et toppunkt i 2021 på 6,8 milliarder euro. Denne finansieringen falt til 3,9 milliarder euro i 2023, og det forventes å være likt for dette året. Nedgangen “kommer på et spesielt dårlig tidspunkt” ettersom flertallet av selskapene fortsatt må fullføre “utvikling, prototyping og testing som kreves for typegodkjenning,” som krever 1–2 milliarder euro.

Dette miljøet har allerede begynt å påvirke selskapene. Så la oss se nærmere på disse selskapene;

1. Joby Aviation

Selskapet med en markedsverdi på 3,78 milliarder dollar utvikler elektriske lufttaxier designet for kommersiell passasjertjeneste. Deres fly kan frakte en pilot og opptil fire passasjerer, med en maksimal rekkevidde på omtrent 100 miles og hastigheter opptil 200 mph. Joby har allerede gjennomført omfattende flytesting, med over 30 000 miles, og er nå i prosessen med å etablere en produksjonsfasilitet i Dayton, Ohio for å produsere disse flyene.

Aksjene, på tidspunktet for skrivingen, har handlet til $5,27, ned 2,75 % år‑til‑dato. Den har en EPS (TTM) på -0,49 og en P/E (TTM) på -10,85. For Q2 rapporterte den et netto tap på $123 millioner mens den hadde $825 millioner i kontanter og kortsiktige investeringer. Selskapet sikter mot et type‑sertifikat innen slutten av neste år, som er 37 % gjennom fase fire i FAA‑sertifiseringsprosessen.

Selskapet, som har partnerskap med Uber og Delta, lanserte nylig en offentlig emisjon for å selge opptil 200 millioner dollar i sine ordinære aksjer. Tidligere denne måneden kunngjorde Toyota, den største eksterne aksjonæren i Joby Aviation (JOBY ), en ytterligere investering på 500 millioner dollar for å støtte sertifisering og kommersiell produksjon av deres elektriske taxi.

2. Archer Aviation  

Det 1,2 milliarder dollar store selskapet Archer fokuserer på urban luftmobilitet og bygger en elektrisk lufttaxi kalt Maker. Selskapet bygger for tiden en fabrikk i Georgia for å støtte produksjonen av sine Midnight eVTOL‑fly.

Aksjene handles for tiden til $3,41, ned 44,45 % år‑til‑dato. Den har en EPS (TTM) på -1,2 og en P/E (TTM) på -2,78.

For 2Q24 bemerket administrerende direktør Adam Goldstein noterte at deres indikative ordrebook ligger på nesten 6 milliarder dollar mens driftskostnadene var 121,2 millioner dollar og netto tapet var 106,9 millioner. Kontanter og kontantekvivalenter for kvartalet var 360,4 millioner. I begynnelsen av andre halvdel av 2024 sa Chrysler‑eier Stellantis at de ville investere ytterligere 55 millioner dollar i Archer Aviation.

3. Lilium  

Dette selskapet med en markedsverdi på 88 millioner dollar utvikler et eVTOL‑jet ved bruk av innovativ ducted electric vectored thrust‑teknologi. De har gjort betydelige fremskritt, inkludert montering av deres elektriske fremdriftssystem, og sikter mot kommersiell utrulling, med første flyvninger forventet i de kommende årene​.

Aksjene handles for tiden til $0,1391, ned 88,41 % år‑til‑dato. Den har en EPS (TTM) på -0,16 og en P/E (TTM) på -0,88. I sitt Q1 2024 aksjonærbrev bemerket Lilium noterte at de fremmer produksjonen av sine første Lilium‑jet, starter batteripakkeproduksjon, og at den kommersielle ordre‑pipeline vokser med over 780 fly. 

Nylig ble det tyske selskapets lånegaranti på 50 millioner dollar avslått av den føderale regjeringen. Etter dette oppga lufttaxiselskapet i en innlevering forrige uke at deres to hoveddatterselskaper, Lilium GmbH og Lilium eAircraft GmbH, vil begjære konkurs i de kommende dagene på grunn av manglende evne til å skaffe tilstrekkelig ekstra kapital for å fortsette driften.

4. Vertical Aerospace  

Med en markedsverdi på 109,67 millioner dollar har Vertical Aerospace (EVTL ) jobbet med VA‑X4 eVTOL‑flyet, som er designet for lufttaxitjenester. Selskapet fokuserer på å oppnå sertifisering og har gjort fremskritt i sitt testprogram​.

Aksjene, på tidspunktet for skrivingen, handles til $5,74, ned 16,57 % år‑til‑dato. Den har en EPS (TTM) på -4,23 og en P/E (TTM) på -1,36. Forrige måned kunngjorde selskapet kunngjorde en 1‑for‑10 omvendt aksjesplitt for å øke aksjekursen per aksje.

Per 30. juni 2024 rapporterte selskapet rapporterte kontanter og kontantekvivalenter på $84 millioner. For første halvår hadde Vertical et driftsunderskudd på $25 millioner og ble tildelt et $10 millioner britisk regjeringsstøtte fra Aerospace Technology Institute (ATI) for utvikling av neste generasjons propell.

5. Surf Air Mobility

Dette er et selskap på 24,53 millioner dollar som driver tradisjonelle flytjenester i tillegg til å utvikle en elektrifisert versjon av Cessna Grand Caravan og planlegger å integrere elektriske og hybrid‑elektriske drivlinjer i sin flåte.

Aksjene er ned 83,96 % år‑til‑dato og handles til $1,74. Den har en EPS (TTM) på -88,16 og en P/E (TTM) på -0,02. I august kunngjorde Surf Air Mobility (SRFM ) en 1‑for‑7 omvendt aksjesplitt.

For 2Q24 rapporterte $32,4 millioner i inntekter og justert EBITDA‑tap på $11,8 millioner. Netto tap var samtidig $27 millioner, som inkluderte investering i FoU for elektrifisering og programvareteknologi, aksjebasert kompensasjon og transaksjonskostnader. 

Konklusjon

Så, som vi har sett, gjør luftbårne elektriske kjøretøy (EV) raske fremskritt, og bringer oss nærmere en renere, stillere og mer effektiv æra innen luftfart. 

Selv om utfordringer gjenstår, som batteritetthet og flydesign, tyder innovasjoner fra forskere og selskaper på at elektrisk luftfart snart kan bli en integrert del av transporten. Og ettersom myndigheter og industrier samarbeider for å takle klimautfordringer, kan luftbårne EV også spille en sentral rolle i å redusere karbonutslipp og transformere luftreiser for en mer bærekraftig fremtid.

Klikk her for å lære hvordan luftbårne taxier vil generere 4 billioner dollar innen 2027.