“Met 400 man de oceaan over vliegen in een elektrisch vliegtuig, moeten we uit ons hoofd zetten”, zegt Joris Melkert docent luchtvaarttechniek aan de TU Delft. Samen met Paul Peeters, lector duurzaam transport en toerisme aan de Breda University, presenteerde Melkert een update van hun factsheet ‘Toekomst verduurzaming luchtvaart’ aan de regering in Den Haag.
Best gelezen afgelopen week: Elektrisch vliegen in Europa zit in de lift
Volgens Melkert gaan mensen er te gemakkelijk vanuit dat als de batterijtechnologie zich blijft ontwikkelen, elektrisch vliegen op grote schaal ook mogelijk wordt. “Batterijtechnologie ontwikkelt razendsnel, gemiddeld een verbetering van zo’n 8 procent per jaar. Maar hier zit een limiet aan. De verwachting is dat de huidige generatie batterijen nog 2, misschien 3 keer beter kunnen. Dan houdt het op.”
Lang niet voldoende voor grootschalige luchtvaart, zo betogen de wetenschappers. Voor een elektrisch vliegtuig met een range van 1000 kilometer moet de accu 7 keer meer energie per kilo op kunnen slaan dan nu het geval is. Voor langeafstandsvluchten is dit zelfs 15 keer. Melkert: “Voorlopig zijn er geen technologieën die zoveel meer energieopslag mogelijk maken. Maar stel, het lukt om een accu met deze energiedichtheid te maken, hoe zit het dan met de veiligheid? Of kan deze accu wel genoeg vermogen leveren om in geval van nood een landing af te breken? Er komt veel meer bij kijken dan alleen energieopslag.”
Hoe zit het met nieuwe batterijtechnologie?
En zogenaamde structurele batterijen? Waar de structuur van het ontwerp – de vleugel van een vliegtuig bijvoorbeeld – dient als accu. Hierdoor hoef je minder gewicht aan accu’s mee te zeulen onderweg. Wat denkt Melkert hiervan? “Vliegtuigconstructies zijn al uiterst efficiënt ontworpen. Ik geloof niet dat een accu zoals deze ineens een factor 6 tot 7 keer meer energie op kan slaan. Het zal misschien iets schelen, je bent namelijk minder gewicht kwijt aan batterijen. Maar is het genoeg? We hebben het ook al jaren over lithium-air, in potentie een veel lichtere techniek. Maar voordat je dit soort nieuwe technologie in een vliegtuig kunt toepassen, moet het 100 procent veilig zijn. En zo’n batterij moet lang meegaan en relatief goedkoop te maken zijn, dat zie ik allemaal niet voor 2050 gebeuren.”
Lees hier meer over structurele batterijen.
Ook Peeters denkt dat het ‘rustig nog een jaar of vijftien’ kan duren voordat de eerste commerciële elektrische vluchten plaatsvinden. “Korte vluchten met hooguit tien tot dertig passagiers, qua aantallen heeft dit natuurlijk niets te maken met wat er op Schiphol gebeurt. Ook zet dit geen zoden aan de dijk als het gaat om verduurzaming van de luchtvaart. Om dit substantieel te verbeteren moeten we het pad van de batterij verlaten.”
Synthetische kerosine moet luchtvaart schoner maken.
Alhoewel vliegtuigen per jaar zo’n 1 tot 1,5 procent schoner worden, is dit lang niet genoeg om in 2050 CO2-neutraal te kunnen vliegen. Er moet meer gebeuren. Niet alleen moet het aantal vluchten worden beperkt (gemiddeld groeit de luchtvaart ieder jaar zo’n 5 procent), maar ook moet de overheid, volgens hen, investeren in de ontwikkeling van e-fuels. “Synthetische kerosine, gemaakt met duurzame elektriciteit. Hier komt de koolstof niet van olie, maar CO2 wordt uit de lucht, of zee gehaald en samengevoegd met groene waterstof. Het grote voordeel hiervan is dat je schoon kunt vliegen zonder de huidige vliegtuigen al te veel aan te passen”, legt Peeters enthousiast uit.
Melkert sluit zich hierbij aan. Technisch gezien is het gewoon mogelijk. “Hiervoor hoeven we geen natuurkundige wetten te verbreken. Het is een keuzevraagstuk. Willen we de uitstoot van de luchtvaart naar beneden brengen dan moet er iets veranderen. Vanuit Brussel ontstaat steeds meer druk en ook zo’n IPCC-rapport draagt hieraan bij. Onderzoeksprogramma’s om deze industrie te ontwikkelen zullen in de miljarden lopen, maar de petrochemische industrie is erg sterk in Nederland. Hier zijn we goed in. Kijk hoe we van kolen naar olie zijn opgeschaald.”
Brandstofcelvliegtuigen
Nu is het produceren van e-fuels nog een tijdrovend en duur proces, vult Peeters aan. Voor 500 liter synthetische kerosine heeft een fabriek in Rotterdam een jaar lang gedraaid. “Nog niet eens genoeg om op te stijgen.” Het maken van e-fuels voor een vlucht naar Parijs, kost tien keer meer windenergie dan dezelfde afstand met de Thalys. Toch denkt Peeters dat de overheid haar geld moet zetten op e-fuels. “In het begin zal het langzaam gaan. De efficiëntie ligt nu rond de 40 procent, maar binnen vijf jaar kan 60 procent van de gebruikte groene stroom worden omgezet in synthetische kerosine. We komen dan in een soort s-curve terecht, waar ook het proces weer goedkoper wordt.”
Benieuwd hoe het maken van e-fuels werkt? Lees hier meer.
Naast e-fuels denken de onderzoekers dat ook brandstofcelvliegtuigen een belangrijke rol zullen spelen in het schoner maken van luchtverkeer. Deze vliegtuigen vliegen op elektriciteit, ze halen stroom niet uit een accu, maar uit waterstof. Maar Peeters ziet deze vliegtuigen ‘op z’n vroegst’ rond 2050 op grote schaal in de lucht. Het ontwikkelen van nieuwe vliegtuigen is een investering voor de lange termijn. Trajecten die zo’n 30 jaar duren. “Er gebeurt al veel op dit gebied. Ik voorzie dat er over een jaar of 10 al 20 tot 30 zitters met brandstofcellen rondvliegen. Maar dan begint het pas echt, want ook de productielijnen en ‘oude’ vliegtuigen moeten dan vervangen worden, dat kost gewoon tijd.”
Lichte luchtvaart is als een kraamkamer
Hoewel beiden het erover eens zijn dat elektrisch vliegen op accu’s er op grote schaal waarschijnlijk nooit zal komen, zijn experimenten en onderzoek op kleinere schaal wel nuttig.
Peeters: “De afgelopen 10 jaar zijn elektromotoren in hoog tempo 5 keer lichter geworden. Dat was nooit mogelijk geweest zonder experimenten op kleinere schaal. Dus dat heb je ook nodig.”
Melkert vult aan: “De lichte luchtvaart – alles tussen de 6 en 10 passagiers – is in termen van CO2-uitstoot haast verwaarloosbaar, maar als kraamkamer onmisbaar voor de doorontwikkeling van de luchtvaart. Luchtvaart is complex, er komt veel bij kijken. Aerodynamica, efficiëntie, motoren en heel veel meer. Veel verbeteringen uit de lichte luchtvaart stromen door naar de zware luchtvaart. Daarom blijft onderzoek rond elektrisch vliegen (op batterijen) interessant, maar dit zal nooit lijnvluchten over de oceaan gaan vervangen. Het wordt zoiets als een privé-jet voor extreem vermogende mensen. Daarom vind ik niet dat hier geld van de belastingbetaler naartoe moet.”
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
