Elektriske fly kan gøre luftfarten til klimakonge
Vil fremtidens elektriske passagerfly give togene baghjul?
luftfart klima elektriske fly Norge foregangsland Tesla Gigafactory batteri Lithium-ion batterier selvstyrende førerløse sikkerhed turboprop energi passager kyllingmarker korte landingsbaner grønt valg klimaskurk CO2 udslip emission piloter udvikling inno

NASA er i gang med at udvikle elektriske fly baseret på skroget af det italienske Tecnam P2006T. Fordelen med at bruge et velkendt skrog er, at ydeevnen kan sammenlignes direkte. (Illustration: NASA Langley/Advanced Concepts Lab, AMA, Inc.)

Tog er en meget miljøvenlig transportform sammenlignet med fly. Toget er et grønt valg, mens fly er et fyord. Sådan har omkvædet lydt fra diverse miljøforkæmpere igennem mange år og med god grund.

Fly udleder mere CO2 per passagerkilometer end nogen andre transportmidler. Selv ikke den nyeste Dreamliner med nøjsomme motorer og letvægtscarbonskrog kan bøde på det.

Men det er der ved at blive lavet om på.

Elektriske fly om 8 til 13 år

Historien kort
  • Jernbanerne er længe blevet anset som det 'rigtige' og mest miljøvenlige transportvalg, men måske kommer en ny 'spiller' snart på banen.
  • Udviklingen af elektriske fly går stærkt, og en norsk rapport varsler, at det kan ske om 8 til 13 år.
  • Betyder den grønne omlægning af el-produktionen samt nye lithium-ion-batterier, at luftfarten vil vinde klimakronen?

»De første elektriske flyvemaskiner vil muligvis være i drift på et tidspunkt mellem år 2025 og 2030. Rent teknologisk set er det helt realistisk,« forklarer Olav Mosvold Larsen til forskning.no, Videnskab.dk's norske søstersite.

Han er seniorrådgiver ved Avinor strategiafdeling, og hans job er at tænke langsigtet.

Derfor leder han i øjeblikket et projekt, som har til opgave at forberede Avinor på den elektriske fremtid. Avinor A/S er en norsk statsejet virksomhed, der driver 46 lufthavne og flyvepladser i Norge samt visse sikkerhedsanlæg som radiofyr og kontrolcentraler. Avinor er desuden ansvarlig for Norges flyvekontroltjeneste.

I denne fremtid står alle de gamle sandheder om luftfart og forurening for skud. Flyenes klimaregnskab vil muligvis gå fra røde til grønne tal, og luftfarten vil overgå jernbanen som den mest miljøvenlige rejsemåde. Hvorfor?

Kun luft – ingen luftledninger

Svaret ligger i luften, for mellem to lufthavne er der kun luft. Fly har ikke brug for luftledninger, skinner eller signalanlæg langs sporene, som desuden skal anlægges og vedligeholdes.

Hvis både fly og toge blive elektriske, udleder de næsten ikke CO2. Dét, der adskiller dem, er først og fremmest støttesystemerne – infrastrukturen.

Et fly har naturligvis også brug for støttesystemer, som kontrolstationer og kontroltårne med flyveledere. 

Ikke desto mindre svarer infrastrukturen for fly kun for cirka en femtedel af togenes kulstofemissioner.

luftfart klima elektriske fly Norge foregangsland Tesla Gigafactory batteri Lithium-ion batterier selvstyrende førerløse sikkerhed turboprop energi passager kyllingmarker korte landingsbaner grønt valg klimaskurk CO2 udslip emission piloter udvikling inno

Tabellerne fra Vestlandsforskning-rapporten viser, at anlæg og vedligeholdelse af infrastruktur, der understøtter jernbanen, er skyld i fem gange så meget som luftfart. Elektriske fly kan reducere tallene for det direkte energiforbrug i nederste tabel til nul (som for tog). Bemærk, at flyet Dash 8-100 har de højeste CO2-udledninger. (Tabeller: Morten Simonsen, Vestlandsforskning. Togfoto: Ses, CC-BA3.0. Foto af fly: Adrian Pingstone)

Strøm til lufthavnene

Tallene er at finde i en rapport fra 2010 skrevet af Morten Simonsen fra Vestlandsforskning. Kan det være rigtigt, at tog risikerer at blive fem gange så forurenende som fly?

Morten Simonsen udtrykker ét forbehold: De elektriske fly vil også kræve ny infrastruktur i form af strømforsyning samt steder, de kan blive ladt op i lufthavnene.

Selvom vandkraften, der producerer strømmen, er grøn, vil konstruktion og drift af ​​disse anlæg føre til klimaudslip.

Alligevel er han overbevist om, at en sammenligning vil være til fordel for luftfarten – men måske ikke med en faktor én til fem.

Grøn batteriproduktion

Teslas Gigafactory

Teslas mission er at accelerere verdens overgang til vedvarende energi gennem endnu billigere elektriske biler og energiprodukter.

Med en planlagt produktion på 500.000 om året fra 2018 vil Tesla alene behøve det, der svarer til den nuværende produktion af lithium-ion-batterier på verdensplan. 

Fabrikkens planlagte årlige produktion af batterirer er 35 gigawatt-timer (Gwh) med en Gwh, der svarer til at generere (eller forbruge) 1 milliard watt i en time.

Det er næsten lige så meget som hele verdens samlede nuværende batteri-produktion.

Endnu et vigtigt forbehold er batterierne. De koster nemlig energi at producere i Japan, Kina og en række andre lande, hvor strømmen også kommer fra kulkraftværker.

Den største producent er Japan, og her har man ikke formået at reducere CO2-emissionerne de seneste år, fordi gas og kul erstattede atomkraft efter Fukushima-katastrofen.

Men Kina er derimod i gang med en grøn omlægning af el-produktionen, og når Teslas Gigafactory står færdig om nogle år, vil fabrikken producere lige så meget batterikapacitet som hele verdens samlede nuværende batteri-produktion – udelukkende ved hjælp af solenergi, lover Tesla.

»Hvis vi kan overføre batteriproduktionen til vedvarende energikilder, så er dette forbehold ikke så afgørende længere,« bekræfter Martin Kirkengen forskning.no.

Genbrug af batterier

Men der er et andet problem: Lithium-ion batterier i elbiler og fremtidige el-fly bliver ikke genbrugt i særlig stor grad.

Det påpeger Martin Kirkengen, der er afdelingsleder ved Batteriteknologicenteret ved Institut for Energiteknologi. 

»For lithium-ion-batterier sker udviklingen så hurtigt, at det er svært at producere genbrugsanlæg. Man ved simpelthen ikke, hvad der kommer ind. Derfor er det kun ganske få elementer, der bliver genbrugt – især kobberkontakter og kobolt,« fortæller Martin Kirkengen.

Men ifølge en pressemeddelse fra Tesla vil der i deres Gigafactory blive bygget et genbrugsanlæg, som skal genbruge alle slags Tesla-batterier.

»Det er ikke så teknisk vanskeligt at genbruge længere – det er mest et spørgsmål om økonomi og kontrol af indkommende batterier,« forklarer Kirkengen.

De små oversete lufthavne

Elektriske fly kan også gøre luftfarten klimavenlig på andre måder, samtidig med at rejsetiden gøres kortere for passagererne.

I dag flyver store fly mellem store lufthavne. Passagerer skal rejse langt og ofte ad omveje, før de kan gå om bord og er i luften. Og det kræver også energi.

»I USA alene findes der cirka 13.000 mindre lufthavne. Kun få procent af dem benyttes til passagertrafik, fordi det er for dyrt for flyselskaber at betjene dem,« siger Jan Otto Reimers til forskning.no.

Han er civilingeniør med en baggrund inden for luftfart og har bidraget fagligt til Avinor-projektet.

»I 1960'erne var adskillige af disse regionale lufthavne i brug,« fortæller han. 

Dengang var udgifterne til både brændstof og piloter lavere end i dag, og man kunne flyve fra et sted tættere på, hvor man boede.

»Den samlede rejsetid dør til dør med fly var faktisk kortere i 1960'erne end i dag,« siger Jan Otto Reimers.

Billigere i drift

Nu betyder billigere elektricitet og ny teknologi, at de korte flystrækninger kan gøres billigere, og at de små lufthavne vil blive rentable igen.

Elektricitet er billigere end såkaldt Jet A-1-brændstof. Motorerne er mere enkle og kræver mindre vedligeholdelse. De fylder desuden mindre end tilsvarende fossilmotorer og giver mindre luftmodstand.

»Lavere luftmodstand alene kan spare en femtedel af energien,« fortæller Jan Otto Reimers.

Video fra en israelsk flyproducent viser animation af elflyet Alice, som er under udvikling. (Video: EViation Aircraft Ltd (Israel)

Sikrere, selvstyrede fly

Næste generation af ubemandede fly vil også gøre det muligt at flyve kortere ruter med kun én pilot – eller måske endda helt uden en pilot – og dét betyder yderligere besparelser.

»Fly er i princippet allerede selvstyrende i dag, selvom der er piloter ombord,« forklarer Jan Otto Reimers.

Allerede i 1947 eksperimenterede man med en C-54 (Militær udgave af DC-4), der skulle flyve med fuld automatpilot fra USA til Europa.

Siden dengang har vi fået både GPS og moderne elektronik samt de første elbiler med autopilot.

»Det er mere enkelt at producere selvstyrende fly end biler. De behøver nemlig ikke at være opmærksomme på fodgængere og cyklister,« siger Jens Otto Reimers. Han tilføjer:

»Det lyder måske skræmmende med et ubemandet fly, men det er noget, flyfabrikanterne udvikler for at øge sikkerheden; den menneskelige reaktionstid er nemlig for lang.«

Decentraliseret rutenetværk

Hvis de elektriske fly bliver selvstyrende, vil flere ruter på kryds og tværs mellem de små lufthavne blive rentable.

»EU-projektet Flightpath 2050 skal blandt andet gøre regionale flyvninger rentable igen. Tilsvarende udviklingsarbejde er under vejs i USA,« fortæller Jens Otto Reimers.

Elfly i kyllingmarkerne

Et sådant netværk af mindre lufthavne er lige netop, hvad man finder i Norge.

Turboprop

Turboprop betegner en flymotor, hvor en jetmotor driver et eller flere turbinetrin. Turbinen driver via en gearkasse en propel. Nedgearingen skyldes, at turbiner virker bedst ved høje omdrejninger, og at propeller virker bedst ved lavere omdrejninger. Ofte vejer gearkassen mere end selve jetmotoren.

Lufthavnene bliver ofte kaldt kyllingmarker – opkaldt efter Håkon Kyllingmark, der sad i regeringen fra 1965 til 1971.

Han stod bag udbygningen af transportnetværket, som i dag bliver drevet af Widerøes Flyveselskap ASA; et norsk flyselskab, der med en årlig omsætning på 1,8 mia. norske kroner og 1,5 mio. passagerer er Nordens største regionale flyselskab. 

Store dele af netværket ligger i Finnmark, og her kan de første elektriske fly med plads til op til 20 passagerer sættes i drift.

De elektriske fly kan erstatte de turboprop-flymotorer, som Widerøe bruger.

Ifølge Vestlandsforskringens rapport er det netop fly med turboprop-motorer, der er ansvarlige for de største CO2-emissioner.

Norge er med sine kyllingemarker særlig velegnet til disse fly, ifølge Olav Mosvold Larsen.

Stiger hurtigere og larmer mindre

Elmotorerne stiger desuden hurtigere i løbet af take-off end de tilsvarende fossilmotorer, og det betyder, at senere generationer af elfly også vil være i stand til at benytte kyllingmarkerne.

Elmotorerne larmer mindre, og den brattere opstigning efter takeoff vil mindske støjforureningen.

Regeringen stiller sig positivt

»Vi ønsker at fremhæve Norge som enestående for afprøvningen og udviklingen af elfly. Hvis de elektriske fly kan klare Finnmark, kan de klare resten af verden,« siger Olav Mosvold Larsen.

fly model airbus elektrisk udvikling innovation klima miljø

Også den europæiske producent Airbus udvikler elektriske fly. Målet er at få det første elektriske passagerfly i luften i løbet af 10 til 15 år. (Modelfoto af normalt fly: Shutterstock)

Indtil videre har projektdeltagerne besøgt forskellige flyproducenter og dannet sig et overblik over udviklingen.

Projektet har også støtte fra transportministeriet, og elektriske fly blev for første gang nævnt i den seneste nationale transportplan publiceret den 5. april 2017.

På side 240 kan man læse: »Avinor vil sammen med NLF (Norges Luftsortforbund) tage kontakt til relevante flyselskaber og industrielle aktører, som vil blive inviteret til at deltage i projektet. Regeringen støtter dette initiativ.«

Norge skal blive foregangsland

»Jeg tror, ​​at mange af os havde svært ved at tro på elektriske fly, men det viser, at vi alle tog gruelig fejl. Udviklingen går utrolig hurtigt,« fortalte Norges transportminister, Ketil Solvik-Olsen, til bladet Flynytt, udgivet af NLF.

Det langsigtede mål er, at Norge skal blive det første land, som sætter elektriske passagerfly i drift, og så er det afgørende, at man kender markedet.

Det er vigtigt, hvad kunderne har at sige, for flyselskaberne – og indirekte lufthavnsoperatørerne – lever af billetsalget.

»Vi skal holde hovedet varmt og tage elflyene i brug på en fornuftig måde. Som lufthavnsoperatører skal vi gå forrest og lede an. Det skal ikke komme som en overraskelse, når elflyene kommer,« slutter Olav Mosvold Larsen.

©forskning.no. Oversat af Stephanie Lammers-Clark

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.


Se den nyeste video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab og sundhed henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's Center for Faglig Formidling med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.


Ugens videnskabsbillede

Se flere forskningsfotos på Instagram, og læs om Evidensbarometeret, som Videnskab.dk lige har lanceret.