Under 2018 började United Airlines trycka sin tidning ombord på lättare papper och skär 1 ounce från varje magasin till 6,85 ounce. Vid den tiden opererade United 744 huvudflygplan med en genomsnittlig platskapacitet på ~210. Detta översätts till en minskning på bara ~13 pund per flygning - ungefär samma vikt som en mager Cavalier King Charles. Ändå sa United att detta genererade 170 000 gallons bränslebesparingar årligen, vilket motsvarar 290 000 USD i bränslekostnader.
Flygindustrins vinstmarginaler är några av de tunnaste av någon bransch i världen. Och bränsle är nästan hälften av kostnaden för att driva ett flygbolag. Därför är det ingen överraskning att flygbolagen ständigt letar efter nya och kreativa sätt att sänka denna "okontrollerbara" och stora kostnad.
Gå in:det elektriska flygplanet.
Det elektriska flygplanet lovar att minska bränslekostnaderna avsevärt (precis hur mycket är fortfarande uppe för debatt) samtidigt som det räddar planeten (något) från farligt bränsleavfall. Ändå, om Tesla är någon indikator, är vägen från fossilt bränsle till elektrisk inte en smidigt asfalterad väg; batteri-, infrastruktur-, säkerhets- och regulatoriska frågor finns i överflöd.
Den här artikeln analyserar anledningarna till att det elektriska flygplanet kommer i framkant nu, teknikerna och hindren, marknadens storlek och det konkurrensutsatta landskapet. Vi tar också en gissning på när du kommer att flyga i ditt första elplan.
Det primära svaret på frågan om varför elektriska flygplan har sin stund i solen nu är klimatreglering. På senare tid har amerikanska och utländska tillsynsmyndigheter gjort allvarliga uppmaningar för att minska utsläppen. Medan "bara" 2-3% av de globala utsläppen kommer från flyg, kan detta enligt Roland Berger nå 10% till 2050 eller till och med 24% om andra sektorer blir renare snabbare som vissa experter förutspår. International Civil Aviation Organisation (ICAO), en FN-byrå, kräver ett tak för nettoutsläppen av koldioxid från flyget från och med 2020 (koldioxidneutral tillväxt). Med en större användning av elektrisk framdrivning kan detta förbli relativt stabilt på 2-5%.
Prognoser för flygresor och utsläpp från IATA
Och naturligtvis finns det det ekonomiska inslaget. Affärsfallet för elektriska flygplan vilar i huvudsak på tre pelare:
Enligt startupen Ampaire för elplan kan ett elektriskt flygplan jämfört med fossilbränsleflyg ha en minskning av bränslekostnaderna med 90 %, 50 % minskat underhåll, 66 % tystare start och landningar och 0 % avgasutsläpp. Dessa minskade kostnader kommer att vara en välsignelse för kortdistansmarknaden på 26 miljarder dollar (~30 % av alla flygningar för närvarande) – vilket skapar service mellan små regionala flygplatser som för närvarande är oekonomiska.
Dean Donovan, verkställande direktör för investeringsföretaget DiamondStream Partners för flyg- och reseinvesteringar, ser hur elektriska flygplan kan rädda dagen för för närvarande oekonomiska regionala destinationer, och uppskattar att ytterligare ~8 000 flygplatser skulle kunna betjänas lönsamt.
Elektriska flygplan förväntas öppna tidigare olönsamma regionala rutter
Dessutom, tack vare många av de tekniska genombrotten från bilföretag som arbetar med elfordon, kommer nya billigare, lättare och kraftfulla lösningar på marknaden.
Men även om alla de nämnda faktorerna har byggts långsamt under de senaste åren, är ingenting exakt nytt. Det som verkligen förde saker till en tipppunkt, enligt Wright Electrics vd Jeffrey Engler, är Tier 1-leverantörer och stödjande spelare som tillkännager sina åtaganden för elektriska flygplan. "Till exempel förra året meddelade Heathrow Airport att de kommer att avstå från landningsavgifter för det första året, för de första hybridelplanen eller elplanen. Året innan dess meddelade easyJet att de arbetade med oss. I sig är det bara en del, men om du lägger ihop det är det meningsfullt.”
Faktisk hud är nu i spelet.
I april 2019 avslöjade Collins Aerospace planer på att utveckla den elektriska flygmarknaden, inklusive en högeffekts-, högspänningsanläggning på 50 miljoner dollar för att designa och testa "branschens mest krafttäta och effektiva framdrivningsmotor" i Rockford, Illinois. I juni 2019 accelererade Rolls-Royce sin elektrifieringsstrategi genom att förvärva Siemens elektriska och hybridelektriska flygframdrivningsverksamhet. Slutligen kom det senaste tillkännagivandet i juli 2019 från BAE Systems som tillkännagav att de kommer att arbeta med den elektriska flygplanstillverkaren Wright Electric om "flygkontroller och energiledningssystem."
Den elektriska flygplansmarknaden är liten för närvarande - uppskattningsvis 99 miljoner dollar 2018. MarketsandMarkets förutspår att detta kommer att växa till blygsamma ~122 miljoner dollar 2023, en CAGR på ~4%. För jämförelses skull är elfordonsmarknaden runt 119 $ b illion och den globala marknaden för kommersiella flygplan är $840 miljarder . Så potatisen är för närvarande liten. För att vara rakt på sak, det finns helt enkelt inga eldrivna flygplan i kommersiell drift idag.
Ser man längre ut ser framtiden ut...tja, elektrisk. UBS förutspår b $178 illion hybrid elflygmarknad till 2040 med en särskilt stark tillväxt från och med 2028 då det första hybridelektriska 50-70-sitsiga flygplanet förväntas levereras. Detta förutsätter cirka 16 077 leveranser med ett snittpris på cirka 11 miljoner dollar. Marknadens attraktionskraft förväntas förbli begränsad fram till 2028 med brist på konkurrenskraftiga produkter, men eftersom nya, skrapliga aktörer som Eviation, Ampaire och Wright Electric kommer ut med livskraftiga produkter bör marknaden börja ta fart.
Den regionala marknaden, definierad som resor som sträcker sig mindre än 500 kilometer (km) eller ~310 miles förväntas leda tillväxten för el- och hybridplan. Detta beror på (1) begränsad batterikapacitet och (2) ny ekonomisk lönsamhet för att trafikera dessa tidigare pengaförluster.
Siemens förutspår en relativt likartad kronologi med förväntan om att ultralätta och militära flygplan ska landa först (på grund av mindre strikta certifieringsregler), följt av en uppgång för certifierade system 2022, reguljärflyg baserade på hybridflygplan 2030 och sedan slutligen 2050 förutspår Siemens att elektrisk framdrivning kommer att vara "standardlösningen" för alla flygplanssegment. Roland Bergers panel av flyg- och rymdexperter förutsäger en liknande hemisfär – förutsäger att det första hybridelektriska flygplanet med>50 säten kommer att gå i kommersiell tjänst 2032.
Siemens förutsägelsekarta för elektrisk framdrivning:E-framdrivning kommer att vara standard 2050
Låt oss titta på marknaden ur ett nyttjandeperspektiv. VD för Ampaire Kevin Noertker uppskattar, "Större flygbolag betjänar ~150 flygplatser i USA. Kommersiella amerikanska flygbolag servar cirka 500 flygplatser, men det finns cirka 5 000 kommunala flygplatser som skulle kunna stödja kommersiell luftfart. Detta innebär att antalet flygplatser som kan betjänas kommersiellt kan öka med tio gånger.”
Ett annat sätt att tänka på det är att titta på det förväntade antalet regionala flygplan som går i pension och därför behöver bytas ut. De stora OEM-företagen förutspår att cirka 10 000 9-passagerarflygplan kommer att behöva bytas ut förutsatt att marknaden inte expanderar. Om man antar ett flygplanspris på 5-10 miljoner dollar, blir marknaden 50-100 miljarder dollar. Men många i branschen, inklusive Noertker, förväntar sig en betydande expansion på den regionala marknaden "driven av sänkta priser på befintliga rutter, men framför allt driven av att öppna upp nya rutter som aldrig riktigt varit lönsamma tidigare." Noertker fortsätter med att notera, "De mest konservativa grupperna säger dubbelt så många flygplan som behövs. Vissa går så långt som att säga en tiofaldig ökning av antalet flygplan som servar marknaden. Den ökade efterfrågan är den drivande faktorn.”
Låt oss sedan ta en titt på de enskilda aktörerna som driver denna marknad.
Stora OEM-tillverkare som Boeing och Airbus har doppat tårna i elplansmarknaden. Boeing samarbetade med startupen Zunum (mer i Chockande startups nedan) för att ge sig själv en viss exponering för branschen och Airbus har experimenterat med projekt som Vahana, City Airbus och E Fan X.
Utöver sin investering i Zunum arbetar Boeings Aurora Flight Sciences, ett flyg- och flygforskningsföretag som förvärvades 2017, på att utveckla ett nätverk av flygande taxibilar med ett Uber-partnerskap. I januari 2019 genomförde Aurora Flight Sciences sin första testflygning av sitt helt elektriska autonoma passagerarflygfordon (bilden nedan).
Testet var dock relativt litet, eftersom flygplanet för vertikal start och landning (VTOL) svävade bara några sekunder innan landning. Det är dock framsteg att se att en stor OEM som Boeing investerar i framtiden för autonoma, elektriska "flygande taxibilar" och skapar ett helt nytt transportsätt för stadsmobilitet (tänk:skyskrapahoppning).
Airbus är också intresserade av att lansera ett eget flygande taxinätverk. Förra året demonstrerade Airbus sitt Vahana VTOL-flygplan. I mars 2019 presenterade Airbus och Audi sin flygtaxi CityAirbus för 4 passagerare som en del av EU-initiativet Urban Air Mobility-projektet och twittrade "jungfruflyg snart."
Men det finns så många osäkerheter – eventuell ekonomi, regulatoriska frågor, säkerhetsfrågor, infrastrukturfrågor (hur hanterar ett redan kämpande flygledningssystem en 10-faldig ökning av antalet 9-sitsiga plan?) och mer. Dessa okända uppgifter gör det svårt för stora, börsnoterade OEM-tillverkare att investera betydande kapital och därför öppnar marknaden upp för entreprenöriella, pigga nystartade företag som letar efter alfa.
Dean Donovan, verkställande direktör för investeringsföretaget DiamondStream Partners för flyg- och resebranschen, konstaterar:"OEM är mycket intresserade av utrymmet, men ser värdet av att arbeta med nystartade företag för att komplettera deras befintliga kompetens. De erkänner styrkorna med sina befintliga modeller i många fall kompletterar snarare än konkurrerar direkt med start-up-idéerna. Det är inte självklart hur det kommer att fungera, så nystartade företag låter dem delta i vissa områden på ett sätt med låg risk."
Så låt oss ta en titt på dessa skrämmande, nya spelare.
Roland Berger uppskattar att det finns cirka 170 elflygkoncept på gång för närvarande. Men trots betydande kundefterfrågan finansierades få av de 170 affärer som har fått finansiering i stor skala, enligt Dean Donovan. Donovan poängterar att om vart och ett av de 170 företagen krävde ~100 miljoner dollar i finansiering, skulle den totala industrin behöva 17 miljarder dollar i finansiering - en relativt stor mängd kapital jämfört med sektorns storlek.
Anledningen, hävdar Donovan, till varför dessa pengar är så svåra att få tag på på institutionell investerarnivå är att investeringsprofilen för en flygplansstart är mycket svårare att klara av jämfört med det nuvarande möjlighetsfältet som främst är inriktat på mjukvara. Mjukvarustarter kan ganska enkelt komma till ett minimum av livskraftig produkt. Certifieringsproblem för nystartade flyg- och rymdföretag leder dock till enorma initiala kostnader. Samtidigt genererar företaget noll intäkter. Detta betyder att pitchen för ett VC-företag är att du har en väldigt cool produkt som regeringen kanske låter dig sälja så småningom. Under tiden behöver företaget troligen spendera 2 miljoner dollar per månad.
Så hur överbryggar vi detta finansieringsgap? Baserat på tidigare erfarenheter behöver du hjärtat och själen hos en miljardär som är villig att investera i ett passionsprojekt för husdjur. A la Paul Graham and the Stratolaunch (ett flygplan byggt för att bära raketer till rymden) eller den mer uppenbara, Elon Musk och elbilar och rymdresor. Om det är svaret, så ser det ut som att Eviation har det största steget vid det här laget med stöd från miljardären Richard Chandler. Men låt oss ta en mer djupgående titt på alla spelare.
Los Angeles-baserad startup Ampaire fokuserar på sex-, nio- och 19-passagerarflygplan initialt. Ampaire använder en befintlig struktur och eftermonterar en lösning – berömd av IDTechEx-rapporten som en "gång innan de försöker köra strategi." Ampaires vd Kevin Noertker anser att "den mest kapitaleffektiva och tidseffektiva metoden börjar med befintliga flygplan."
Ampaire testade nyligen framgångsrikt ett fempassagerarflygplan med en eftermonterad elmotor som driver en propeller bak i planet med en normal förbränningsmotor som driver propellern längst fram i planet. Eftermonteringen, ursprungligen en Cessna Skymaster, kan resa upp till 200 miles på en enda laddning och använder 55 % mindre bränsle än ett omodifierat plan och kostar upp till 50 % mindre att underhålla. Ampaires vd Kevin Noertker säger:"Det är ungefär som en plug-in hybridbil. Vi åker verkligen på marken av elfordon här.”
Med början senare i år kommer Hawaiis Mokulele Airlines att börja testa ett hybridflygplan med Ampaire på sin pendlingsrutt mellan Kahului och Hana flygplatser på Hawaii. Den nuvarande planen, enligt Noertker, är att ha hybridtjänsten kommersiellt tillgänglig 2021.
Utöver Mokulele har Ampaire 14 intressebrev (LOIs) från regionala flygbolag. För Noertker är det de viktigaste kunderna han kan vinna.
[Regionala flygbolag] är de företag som kan detaljerna. De kämpade för att bli lönsamma på grund av kostnaden för bränsle. De behöver flygplan nu. Och det är där vi är fokuserade.
Kevin Noertker, VD för Ampaire
Ampaire har samlat in pengar från en mängd olika riskkapitalbolag, statliga bidrag och från aktörer inom flygindustrin som motortillverkaren Continental Aerospace.
Wright Electric är en annan Los Angeles-baserad startup som attackerar elplansmarknaden. Wrights affärsplan är att bli en flygplanstillverkare, liknande Airbus och Boeing, där de designar och integrerar system. Men till att börja med tar Wright ett vanligt 9-passagerarplan och gör en eftermontering. Till skillnad från Ampaire är Wrights slutmål dock att gå efter det mer traditionella passagerarflygplanet – ett 150-sitsig plan.
Under 2017 samarbetade Wright Electric och easyJet för att bygga ett elektriskt flygplan med 180 platser för att flyga rutter på upp till 300 miles med början 2027. easyJet är en naturlig partner för Wright Electric eftersom lågprisflygbolaget har en lång historia av att marknadsföra innovation av flygplan med låga utsläpp och, naturligtvis, minskade utgifter. Men att skapa en helt elektrisk jet av en sådan storlek verkar vara en ganska lång sträcka – och kommer troligen inte att hända på minst ett decennium.
Framtida easyJet-plan skulle kunna utrustas med utbytbara batteripaket med förbättrad cellkemi.
2017 debuterade Wright Electric med sin idé för ett flygplan med 150 platser utan gas vid Y Combinator Demo Day i Silicon Valley med målet om kortdistansflyg under de kommande 10 till 20 åren. Enligt Crunchbase har företaget samlat in totalt 120 000 USD med Y Combinator som sin huvudinvesterare.
I delstaten Washington, Zunum Aero , med stöd av Boeing och JetBlue, förberedde testflygningar för sitt hybridplan någon gång under 2019, men erkände nyligen att det har lite svårt att få en ny finansieringsrunda. Zunum verkar ha gjort misstaget att gå direkt till större hybrid-elektriska flygplan. Forbes rapporterade i juli 2019 att Zunum hade stängt sitt huvudkontor i Bothell, Washington, stängt kontor i Indianapolis och Illinois och sagt upp nästan alla 70 anställda. Seattle Times rapporterade att Zunum "har tagit slut på kontanter och mycket av verksamheten har kollapsat." På sin webbplats söker Zunum för närvarande investerare för en serie B på 50 miljoner dollar. Zunum uppskattar att ytterligare eget kapital på 80 miljoner dollar netto efter kundinsättningar och produktionslån kommer att behövas för att få ut sin ZA10 på marknaden (detta inkluderar en produktionsanläggning på 150 enheter/år). ).
Medan vissa i fältet tror att Zunum bet av mer än de kunde tugga genom att försöka göra framdrivning och flygplan samtidigt, ser Dean Donovan, vd på investeringsföretaget DiamondStream Partners, inte mycket skillnad. i termer av kapitalbehov, "Om du behöver 100 miljoner dollar och fyra år för att komma till flygningen eller 75 miljoner dollar och tre år för att komma till flygningen... gör det verkligen någon skillnad?" Donovan var faktiskt imponerad av Zunum-teamet och noterade att de hade "otrolig vision."
Om Boeing- och Jet Blue-backed Zunum kämpar för att behålla sin finansiering, hur kan en startup med osäker ekonomi och otaliga tekniska och regulatoriska hinder lyckas? Kanske ligger svaret bakom att ha en enorm miljardär-stödjare – som är fallet med den Israel-baserade Eviation .
Eviation gjorde ett rejält plask på Paris Air Show i juni. Företaget tog "tvåsiffriga" beställningar på sitt elektriska flygplan på 4 miljoner dollar, Alice. Alice kan flyga upp till 650 miles i ~500 miles per timme med en elmotor på svansen och var och en av dess vingspetsar. Det regionala flygbolaget Cape Air rapporteras vara ett av de första flygbolagen att lägga beställningar på kommersiella elflygplan.
Från och med februari 2019 (vilket är, utan tvekan, ljusår sedan i denna snabbrörliga bransch), var Eviation ett företag med 35 anställda med ~200 miljoner dollar i finansiering säkrad för att klara certifieringen – en relativt solid krigskassa. Det mesta av finansieringen har härrört från miljardären Richard Chandlers privata investeringsfond Clermont Group. Clermont investerade 76 miljoner dollar i utbyte mot sedlar som kan konverteras till en 70 %-andel i Eviation enligt en SEC-anmälan.
Helt elektriska flygplan använder batterier (eller någon energilagringsenhet som bränsleceller) för att driva en elmotor istället för flygbränsle för att driva en motor. Moderna batterityper för att driva elmotorer är ofta litiumbaserade, men med tanke på den begränsade uthålligheten mellan laddningarna har de begränsad räckvidd.
Nuvarande litiumjonbatterier skulle bara kunna generera en maxhastighet på ~200 mph jämfört med en nuvarande passagerarflyghastighet på ~500 mph. Medan bilindustrin har gjort stora framsteg när det gäller litiumjonbatterier, skulle bilindustrin sannolikt vara nöjd med en gravimetrisk densitet på ~350-400 Wh/kg medan nuvarande flygplansframdrivningssystem skulle behöva närmare ~500 Wh/kg. Därför kommer det att vara upp till flygindustrin att ta upp stafettpinnen härifrån. Roland Berger föreslog här en rimlig färdplan för 500 Wh/kg batterier.
Det andra alternativet, och det som mest sannolikt kommer att ta fart inom kort, är den hybridelektriska modell som kombinerar en gasturbin med ett energilagringssystem som driver en elmotor under vissa delar av flygningen . Trots allt föregicks helt elektriska bilar av hybrider i cirka 20 år.
Ampaire har eftermonterat Cessnas för sitt hybridkoncept med sin Ampaire 337 där en av de två motorerna ersätts av en elmotor. Utöver de tekniska begränsningarna är eftermontering av hybridmodeller en tilltalande väg för elplansintressenter eftersom tillsynen sannolikt kommer att vara mindre sträng.
Hybrid elektriskt plan
NASA var en av de första som undersökte framdrivning av elektriska flygplan (EAP) i ett försök att minska utsläpp och buller. NASA har ett halvelektriskt flygplan där bränsleceller snarare än batterier genererar elektrisk kraft som man förväntar sig kan tas i bruk 2035. I huvudsak utvecklar de kraftsystem som är mycket lättare och effektivare som förväntas möjliggöra EAP för flygplan med en gång, som en Boeing 737. flygplan så stora som en 737 är sannolikt mycket långt borta eftersom initiala lösningar kommer att fokusera på regionala flygplan som är mer lämpade för att betjäna Tier 2-flygplatser.
NASA:s EAP-plan (Electrified Aircraft Propulsion) för större flygplan
Ampaires vd Kevin Noertker noterade en intressant utmaning med att jaga den här tekniken – när delar av ett elektrifierat framdrivningssystem har gått igenom en FAA-godkännandeprocess kommer den att vara föråldrad. Som sådan måste de hela tiden tänka 10 steg framåt. Noertker likställer den innovation som krävs för en iPhone-uppgraderingscykel. "Vi måste titta på regelbundna uppgraderingar, nästan som iPhone-släpp till dessa flygplan och oavsett om det är i mjukvaran, kontrollsystemen eller batteritekniken, det är ett intressant område där du aldrig väntar. Vi väntar inte på tekniken. Vi går verkligen med det som finns tillgängligt, men vi måste vara motståndskraftiga mot dessa förändringar. Och det är en intressant möjlighet och utmaning.”
Dean Donovan noterar också några betydande hinder för användning av elektriska kommersiella flygplan, "Du måste lösa batteriladdningstid, flygtrafikledningsproblem, pilotproblem och säkerhet. Ur ett säkerhetsperspektiv kan varje enskild flygning faktiskt vara säkrare eftersom du kan bygga in redundans i en elmotor som inte finns i traditionella motorer, så om du tappar en del så förlorar du inte hela grejen... Men med många fler flygplan flyger när niopassagerarplan tar ett ökande antal passagerare, kan antalet olyckor öka.”
Det största hindret för adoption, enligt några av de chefer vi pratat med, är likgiltighet. Utan att få flygplanschefer att tro att detta är en givande investering kommer branschen inte att ta fart. Wright Electrics vd Jeff Engler tror att högre FoU-investeringar från toppen kommer att sippra ner för att påskynda många utmaningar inom elplan. "Föreställ dig om 100 gånger antalet ingenjörer arbetade [med batterifrågan], hur mycket mer innovation vi skulle få."
Den ökade viljan att sänka utsläppen, sänka kostnaderna och öppna upp en regional marknad är alla drivande faktorer för elhybridmarknaden. Det verkar troligt att marknaden vänder sig till följande marknader kronologiskt:(1) dammning av skörd/öhoppning/fallskärmshoppning/bushhoppande småflygplan i ~2020, (2) små charter- och lastbilar i ~2025, och (3) 50-70 sittplatser senast ~2030.
Allt vi behöver nu är batteritekniken (och infrastrukturen). Paging Mr. Musk.
Vad är branschens genomsnittliga likviditetskvot för en livsmedelsbutik?
Tillverkningsindustrins historia
Hur man planerar för framtiden
Pensionsinkomststrategier för 1 %
Vad Green New Deal betyder för investerare
Att störa betalningsbranschen
AI är vägen framåt för redovisning
Online dating Industry:The Business of Love