Elektrisch vliegen lijkt de wind in de zeilen te hebben. Een groeiend aantal bedrijven presenteert hun toekomstige elektrische vliegtuigen en de batterijtechniek wordt steeds beter. Hierdoor wordt het steeds realistischer dat er binnen tien jaar commerciële elektrische vluchten met passagiers gaan plaatsvinden.
In Nederland is er ook veel activiteit op dit gebied. Zo presenteerde Maeve Aerospace recentelijk het ontwerp van de Maeve 01 en is ELECTRON Aviation op vliegveld Teuge bezig met het bouwen van een volledig elektrisch vliegtuig. Op datzelfde vliegveld zijn het afgelopen jaar zelfs 7.000 van de 68.000 vliegbewegingen volledig elektrisch uitgevoerd door de Pipistrels van de E-Flight Academy. Meer dan tien procent dus.
Ook in het buitenland zijn Nederlanders actief om emissievrij vliegen mogelijk te maken. Up in the Sky sprak met Ivor van Dartel, oprichter en CEO van het in München gevestigde VÆRIDION, een bedrijf dat zich bezighoudt met het ontwerpen en bouwen van een volledig elektrische negenzitter met een beoogd bereik van 500 kilometer.
Al lang voordat elektrisch vliegen bij het brede publiek bekend werd, kwam Ivor ermee in aanraking: ‘Tijdens mijn studie Lucht- & Ruimtevaarttechniek aan de TU Delft in 2007 ontdekte ik het potentieel van elektrisch vliegen. Ik kwam tot de conclusie dat dit potentieel tot uiting komt als het toestel binnen specifieke grenzen blijft qua grootte en prestaties en als er bovengemiddelde optimalisatie plaatsvindt voor aerodynamica en gewichtsvermindering. Dit inzicht heeft me sindsdien niet meer losgelaten.’
Hij vervolgt: ‘De druk op de luchtvaartindustrie om te verduurzamen is de laatste jaren toegenomen en er zijn wetten aangenomen die emissievrij vliegen tegen 2030 vereisen. Na ruim een decennium bij Airbus te hebben gewerkt en woonachtig te zijn in München, het Europese hart van de deep-tech, meende ik dat de tijd rijp was actie te ondernemen. De sterren leken perfect uitgelijnd. Ik besloot mijn baan op te zeggen en samen met vriend en collega Sebastian Seemann VÆRIDION op te richten. Mijn nieuwe missie werd het oprichten van een eigen onderneming met als doel een elektrisch vliegtuig te ontwikkelen, bouwen en certificeren voor het commerciële transport van passagiers.’ Inmiddels bestaat het team uit meer dan twintig personen uit dertien verschillende landen, waaronder een aantal Nederlanders.
Een optimaal ontwerp voor een elektrische aandrijflijn
Het ontwerp van VÆRIDION’s vliegtuig doet sterk denken aan de filosofie waarmee Lotus-oprichter Colin Chapman in de jaren ’50 en ’60 zijn raceauto’s ontwierp: ‘Simplify, then add lightness‘. De buitenkant zo glad mogelijk maken voor een optimale aerodynamica en wat er overblijft zo licht mogelijk uitvoeren. VÆRIDION weet deze ontwerpfilosofie toe te passen op een manier die alleen mogelijk is door gebruik te maken van moderne elektrotechniek.
Het kleine formaat van de elektromotoren maakt het mogelijk om er meerdere in de neus van het vliegtuig te plaatsen, wat bij VÆRIDION een multi-engine single propeller-constructie wordt genoemd. Ivor legt uit: ‘Hierdoor kunnen we een volledig gescheiden en redundant aandrijfsysteem bouwen voor één enkele propeller. Een bijkomend voordeel is dat wanneer één motor uitvalt, de propeller blijft draaien en er geen effect is op de bestuurbaarheid van het toestel door asymmetrie.’ Hiermee doelt hij op het nadelige effect dat vliegtuigen met motoren op de vleugel hebben, wanneer er een motor uitvalt en er geen gelijke hoeveelheid vermogen wordt gegeven aan beide kanten.
Het gebruiken van een enkele propeller op de neus heeft volgens Ivor ook nog een ander voordeel: ‘Dit is aerodynamisch gezien efficiënter. We houden de vleugels volledig ‘schoon’ om een optimale, ongestoorde luchtstroom over de vleugels te waarborgen. Zo kunnen de staartvlakken kleiner blijven. We gebruiken vleugels met een hoge aspect ratio (lang en dun) om een zo groot mogelijke glijhoek te bereiken en de weerstand tijdens de kruisvlucht tot een minimum te beperken.’
Naast een ‘schone’ buitenkant van de vleugels is voor VÆRIDION de binnenkant van de vleugels minstens zo belangrijk. Daar zullen namelijk de batterijen worden opgeslagen in een door Ivor genoemde ‘batterij-geïntegreerde wing-box’. De verschillende elektrische vliegtuigen die tot nu toe hebben gevlogen, de Pipistrel Velis Electro, de De Havilland eBeaver en de Eviation Alice, hebben alle de batterijen in de romp. Een belangrijke reden hiervoor is dat er op die manier sneller een vliegtuig gebouwd kan worden, omdat er geen aanpassingen aan de vleugel hoeven te worden gedaan. Echter, door de batterijen in de vleugel te plaatsen is er meer ruimte in de cabine voor passagiers en is het gewicht van het vliegtuig beter verdeeld. Op dezelfde wijze als dat kerosine in de vleugels wordt opgeslagen.
De batterijen worden zo in de vleugel geplaatst dat ze bij onderhoud makkelijk te vervangen zijn wanneer ze niet meer aan de vereiste prestatie voldoen. Hierdoor kunnen er in de toekomst ook verbeterde batterijen gebruikt worden, wat er weer voor zorgt dat het vliegtuig steeds verder kan vliegen. Niet alle batterijen die in het dagelijks leven gebruikt worden hoeven aan dezelfde hoge eisen te voldoen als in de luchtvaart. De batterijen die VÆRIDION vervangt zullen volgens Ivor dan ook een tweede leven krijgen: ‘De batterijen die we uit het vliegtuig halen, zijn dan nog uitstekend bruikbaar voor toepassingen op de grond, bijvoorbeeld als bufferopslag in combinatie met hernieuwbare energiebronnen. Uiteindelijk zullen de batterijen ook gerecycled worden, waarvoor wij nu al een samenwerking aangaan met de firma Cylib uit Aken om de circulariteit van ons ontwerp te testen.’
‘Op basis van deze technologieën hebben wij ons huidige voorontwerp ontwikkeld. Op dit moment bouwen wij de eerste hardware demonstraties voor de technologie. De eerste tests zijn begonnen en deze zomer begint de eerste full scale-test in het lab hier in München. Hier werken we onder andere samen met Saluqi Motors uit Helmond.’
Balanceren tussen bereik en capaciteit
Het succes van nieuwe elektrische vliegtuigen hangt sterk af van de verhouding tussen het aantal passagiers dat ze kunnen vervoeren en de afstand die ze kunnen afleggen. Ieder ontwerp is qua gewicht een afweging tussen meer batterijen meenemen, en dus een langere afstand kunnen afleggen, of meer passagiers kunnen meenemen, waardoor de prijs per passagier lager wordt. Zo zie je dat ELECTRON Aviation met ruimte voor vier passagiers en een beoogd bereik van 750 kilometer een ander type operatie voor zich ziet dan VÆRIDION met negen passagiers en een IFR-bereik van 500 kilometer, of bijvoorbeeld Eviation met negen passagiers en een VFR-bereik van 460 kilometer.
Ivor stelt: ‘Het is aannemelijk dat onze eerste klanten bestaan uit exploitanten van kleinere commuter-class-vliegtuigen, met een capaciteit van zes tot negentien zitplaatsen, en regionale luchtvaartmaatschappijen die nu gebruikmaken van kleinere turbopropvliegtuigen met minder dan veertig stoelen. Ook merken wij aanzienlijke druk binnen de zakelijke luchtvaart om te verduurzamen, waar ze eveneens kleinere turboprops en lichte straalvliegtuigen vliegen.’
‘Daarnaast zien wij mogelijkheden om bestaande routes, die momenteel worden bediend door vliegtuigen met meer dan honderd zitplaatsen, te vervangen door onze ‘microliner’ met negen stoelen. Met eigen analysemodellen hebben wij berekend dat van de 5,7 miljoen passagiers die vanaf Schiphol vertrekken, er 3,6 miljoen vervoerd kunnen worden met ons elektrische toestel, mits de vluchten gespreid worden over Schiphol, Rotterdam en Eindhoven, om het aantal vliegbewegingen per luchthaven te kunnen inpassen. Op deze manier kunnen de korte termijn-emissiedoelen bereikt worden zonder dat het aantal vluchten ingeperkt wordt.’
Voor het zover is moet er bij VÆRIDION nog veel werk verzet worden, maar gelukkig hebben ze de volgende belangrijke stappen, zoals certificering, in het vizier: ‘We hebben de Aircraft Performance Baseline vastgelegd en het certificeringsprogramma opgesteld. Daarnaast hebben we onze eerste vergaderingen met de relevante luchtvaartautoriteit succesvol afgerond. Dit stelt ons in staat om de eerste stappen te zetten richting het certificeren van het vliegtuig.’
Verschillend
