Waar energiecentrales en zware industrie steeds grotere stappen zetten in de transitie naar een CO₂-vrije sector, heeft de luchtvaart het moeilijk. “De transitie staat in deze sector echt nog in de kinderschoenen”, luidde de conclusie econoom Mathijs Bouman in dit item van Nieuwsuur over innovaties in de luchtvaart. Innovaties in de luchtvaart duren – vooral vanwege hele strenge veiligheidseisen – lang.
Anders vliegen
Het beste zou zijn, als we allemaal minder vliegen, maar in de toekomst zal het ook mogelijk zijn om ánders te vliegen. Voor de kortere vluchten is een elektrische batterij de meest voor de hand liggende oplossing, voor lange vluchten is dat waterstof en groene kerosine.
Al staat een emissievrije luchtvaartsector nog in de kinderschoenen, dat neemt niet weg dat er op veel plekken hard gewerkt wordt gewerkt om de sector uit die kinderschoenen te helpen. Zo wil vliegveld Eelde (Groningen) in 2030 de meest duurzame luchthaven van Europa zijn en gaat het Nederlandse Ruimte en Luchtvaartcentrum (NLR) Twente Airport gebruiken als kraamkamer voor duurzaam vliegen.
Elektrisch vliegen: kans voor regionale vliegvelden
Volgens Maarten Steinbuch, universiteitshoogleraar regeltechniek aan de TU/e, is elektrisch vliegen bij uitstek de kans om regionale vliegvelden beter te benutten. “Aankomende jaren gaat deze vorm van vervoer een compleet nieuw mobiliteitssegment aanboren aan de onderkant van de markt. Het gaat dan vooral om personenvervoer. Het zal beginnen bij vijf tot negen personen in 2025, mogelijk met plug-in hybride vliegtuigen, maar ergens tussen 2030 en 2035 hebben we het al over veertigzitters met een bereik van zo’n vier à vijfhonderd kilometer. Dat is met name interessant voor interregionale vliegvelden.”
In Nederland zijn er op dit moment twee start-ups die aan een elektrisch vliegtuig bouwen: Maeve Aerospace uit Delft en ELECTRON aviation uit Teuge en Eelde. Maeve wil in 2029 de eerste passagiers volledig elektrisch laten vliegen. Hun toestel moet dan 44 passagiers over een afstand van 400 kilometer vervoeren.
ELEKTRON wil in 2026 de eerste elektrische luchttaxi in gebruik nemen. Deze taxi is geschikt voor vier personen en beschikt over een bereik van 750 kilometer. Deze start-up wil over tien jaar minstens dertig taxihubs installeren verspreid over Europa, vertelde oprichter Josef Mouris eerder aan Innovation Origins.
Volgend jaar zullen ook de eerste PAL-V’s – een vliegende, elektrische auto van Nederlandse bodem – de lucht ingaan.
Laadinfrastructuur
Steinbuch richtte, samen met Jurjen de Jong en Jeroen Kroonen, NRG2fly op. De start-up wil in een vroeg stadium zorgen dat batterij-elektrische vliegtuigen kunnen laden op lokaal opgewekte, duurzame energie. Dat laadproces moet op een snelle en veilige manier plaatsvinden, zonder het elektriciteitsnet te zwaar te belasten.
Nu kun je je afvragen: waarom nu al? Er vliegen immers, op de toestellen van de E-flight Academy in Teuge, nog geen elektrisch vliegtuigen. Maar wie dat vraagt, denkt niet vooruit, vindt Steinbuch. “Als we een ding geleerd hebben van de ontwikkeling van het ecosysteem rondom elektrisch rijden in Nederland, dan is het wel dat je in een vroeg stadium moet nadenken over standaarden voor opladen.”
Het idee is dat grotere vliegtuigen straks opladen via zware laadstekkers van het Megawatt Charging System (MCS) – dat ook voor zware vrachtwagens wordt gebruikt – en binnen een halfuur kunnen opladen.
Hybride vliegen als opstapje
Waar het waarschijnlijk nog even duurt voordat volledig elektrische toestellen ons luchtruim betreden, zijn veel luchtvaartmaatschappijen ook bezig met hybride vliegtuigen. Deze voertuigen vliegen deels op brandstof en deels op elektriciteit. Deze certificering hiervoor verloopt veel vlotter en het is een goede aanloop naar volledig elektrisch vliegen, aldus Steinbuch.
“Voor hybride vliegen heb je evengoed laadpalen nodig. NRG2fly denkt met luchthavens mee en ontwikkelt softwareprotocollen. We willen het ecosysteem een duwtje in de goede richting geven en helpen vormgeven. We zijn onder andere bezig met een Groeifondsvoorstel, zodat de overheid ons kan ondersteunen, want we willen de innovaties versnellen. Nederland moet een voortrekkersrol innemen op het gebied van elektrisch vliegen. Op zijn minst in Europa, maar het liefst wereldwijd.”
Alle elementen om voortrekkersrol in te nemen, zijn aanwezig
Nederland beschikt over een goede kennisinfrastructuur en heeft ervaring met het opzetten van een goed ecosysteem. Steinbuch: “Kijk maar naar de oplaadinfrastructuur voor elektrisch rijden. Dat hebben we snel uit de grond gestampt, we staan in de top drie van Europa.” Als derde voordeel noemt de hoogleraar dat er in ons land geen grote vliegtuigbouwer zit, zodat start-ups alle ruimte hebben. Daar gaan innovaties vaak veel sneller dan bij grote, logge bedrijven.
NRG2fly bouwt op Airport Teuge samen met E-flight aan een testfaciliteit waar ze demonstreren hoe je laadinfrastructuur kunt organiseren. Op de ABC-eilanden helpen ze met het verduurzamen van de huidige markt in de vorm van hybride vliegtuigen samen met het Koninklijke Nederlandse Lucht- en Ruimtevaartcentrum. In november vonden op Aruba de eerste demonstratievluchten met een elektrische tweezitter plaats.
Falcon Electric Aviation
Ook op de TU/e wordt hard gewerkt om elektrisch vliegen uit de kinderschoenen te helpen. In 2021 interviewden we studententeam Falcon Electric Aviation. Het team wil bestaande tweepersoonsvliegtuigen ombouwen tot een elektrische variant. Ze beginnen met de Cessna 150; een toestel dat veel gebruikt voor het opleiden van piloten.
“We willen de verbrandingsmotor vervangen door een elektrische aandrijflijn. Een verbrandingsmotor weegt ongeveer tweehonderd kilo. Een elektrische motor met dezelfde capaciteit weegt maar twaalf kilo. Het overgebleven gewicht kunnen we dus gebruiken voor batterijen”, legde Brandon van Schaik, oprichter van Falcon, eerder uit.
Yasmin Rettab is sinds afgelopen zomer teammanager bij het studententeam. Ze vult aan dat bij het ombouwen van de Cessna centraal staat dat het gewicht en de verdeling daarvan zoveel mogelijk hetzelfde blijven. “Zo hebben piloten voor ons elektrische model geen extra certificering of opleiding nodig. Dat maakt het concept ook financieel het meest aantrekkelijk.”
‘Enorm verschil’
Miquel de Geus, engineer bij Falcon, vertelt dat daar ook direct de grootste uitdaging ligt. “We moeten het verschil tussen de klassieke en de elektrische Cessna zo klein mogelijk houden, terwijl het verschil tussen een verbrandings- en elektrische motor enorm groot is. Niet alleen de verdeling van het gewicht, maar bijvoorbeeld ook het dashboard van de piloten moet identiek zijn. We moeten al die verschillende interfaces dus integreren.”
Focus op het ecosysteem
De grootste verandering sinds de laatste keer dat Innovation Origins met het team sprak, is volgens Rettab dat ze niet alleen focussen op de technologische ontwikkeling, maar ook het hele ecosysteem om elektrisch vliegen meenemen in hun werk. “Wij kunnen wel een vliegtuig ontwikkelen dat op elektrische batterij vliegt, maar waar ga je het opladen? Als ons eindproduct geen deel uitmaakt van een groter geheel, heeft het niet veel zin. Daarom investeren we nu meer in het samenwerken met partners zoals NRG2fly. Met hen brainstormen we over het opladen.”
Binnen de TU/e zou die samenwerking onderling nog veel intensiever kunnen als het aan Rettab ligt. “De universiteit is toch hoofdzakelijk gefocust op automotive. Terwijl er ook op het gebied van aero space heel veel gebeurt. Er zijn teams die werken aan satelliettechnologie, drones. We proberen meer een community te vormen. Eindhoven Engine doet daar ook veel aan, maar vanuit de universiteit zouden we echt nog veel meer ondersteuning kunnen gebruiken. Het is bijvoorbeeld best lastig om met de juiste partners in aanraking te komen.”
“Wij kunnen wel een vliegtuig ontwikkelen dat op elektrische batterij vliegt, maar waar ga je het opladen? Als ons eindproduct geen deel uitmaakt van een groter geheel, heeft het niet veel zin.”
Yasmin Rettab
“Dat geldt ook voor het technische aspect. Wij zijn studenten, we leren terwijl we aan het vliegtuig werken. Het zou heel veel schelen als we ondersteuning zouden krijgen van iemand met technische ervaring”, vult De Geus zijn teamgenoot aan.
Als alles volgens plan verloopt, gaat de elektrische Cessna in 2024 voor het eerst de lucht in. En als alles ook bij de start-ups goed gaat, wordt het toestel snel vergezeld door medepioniers ELEKTRON 5 en Maeve 01. Dat er binnen nu en vijf jaar een steeds grotere variëteit aan toestellen de lucht ingaat, is in ieder geval een ding dat zeker is.
