Airbus, Siemens en Rolls-Royce werken aan een vliegtuig met elektrische motoren. Een prototype van de E-Fan X Hybrid moet in 2020 zijn eerste testvlucht maken. Door geleidelijk de straalmotoren van een vliegtuig te vervangen door elektrische voortdrijving hopen ze vliegen duurzamer te maken.

De drie bedrijven kondigden hun initiatief gister aan tijdens een bijeenkomst in de Royal Aeronautical Society in London. Het doel is aan te tonen dat het mogelijk is een vliegtuig voor afstanden tot 1000 kmvoor ruim 100 passagiers te laten vliegen op een elektromotor.


Stap-voor-stap

Straalmotor.

Voor de elektrificatie wordt gebruik gemaakt van een bestaand toestel, de BAe 146, die is uitgerust met vier straalmotoren.Eerst zal een van die vier motoren worden vervangen door een elektrische. Gaat dat goed, dan wordt een tweede straalmotor vervangen. De elektromotoren hebben een vermogen van elk 2 MW. Een voordeel van het viermotorige toestel is dat de twee conventionele straalmotoren het vliegtuig in de lucht kunnen houden, mocht de elektrisch aansturing falen.

In de luchtvaart is elektrische voortstuwing relatief nieuw. Tot nu toe zijn er alleen kleine een- of tweepersoons toestellen mee uitgerust. De grootste uitdaging is het bereiken van een hoog vermogen met een laag gewicht.
 


Acht keer groter vermogen

De 250 kW Siemensmotor.

Siemens leverde vorig jaar een bijzondere prestatie met een elektromotor die 50 kg weegt en vermogen levert van 250 kW (lees ‘Siemens vliegt elektrisch’). Die gewichts/vermogensverhouding is vele malen beter dan die van de beste motoren in elektrische auto’s. Voor het regionale lijntoestel zijn echter nog veel krachtiger motoren nodig. Die moeten met 2 MW een acht keer zo groot vermogen leveren, maar mogen niet acht keer zo zwaar worden. Siemens gaat die elektrische motor ontwikkelen.

Voor de levering van de elektriciteit komt er in het vliegtuig een gasturbine van Rolls-Royce. Vooralsnog zal die dezelfde kerosine brandstof gebruiken als de straalmotoren op het toestel. Een relatief klein accupakket levert de extra boost aan de elektromotor voor tijdens het opstijgen. Rolls-Royce zorgt er ook voor dat de elektrische motor in eenzelfde omhulling (nacelle) komt als de andere niet-elektrische straalmotoren.


Gasturbine

Het voordeel van de hybride aandrijving is dat het gebruik van elektrische motoren daardoor geen zwaar batterijpakket vereist. Bovendien zijn voor de gasturbine ook andere brandstoffen dan alleen fossiele kerosine te gebruiken, bijvoorbeeld biobrandstof. De luchtvaart ziet een pad naar duurzaamheid dat lijkt op dat van de auto: daar begon elektrisch rijden ook met de hybride aandrijving, en inmiddels zijn er steeds meer volledig elektrische wagens. Hybride vliegen opent ook de weg naar het gebruik van brandstofcellen in plaats van een gasturbine, bijvoorbeeld met waterstof, zodat er geen enkele schadelijke emissie meer is. Probleem met waterstof is dat er tot nu toe zware druktanks nodig zijn om grote hoeveelheden waterstof mee te nemen.

De aandrijving van het toestel met één elektrmotor.


Groen vliegen duurt nog vele decennia

Vanwege de extreme veiligheidseisen in de luchtvaart moet eerst in de praktijk worden aangetoond dat de elektromotor net zo betrouwbaar werkt als de nu gebruikte vliegtuigmotoren. Vandaar het zeer geleidelijke traject dat de drie bedrijven hebben aangekondigd. De consequentie daarvan is dat het perspectief van ‘groen’ vliegen nog vele decennia zal gaan duren.

Elektrisch vliegen

Elektrisch vliegen gebeurde tot nu toe vooral met een- en tweezitters. Het meest iconische voorbeeld is de superlichte Solar Impuls die was voorzien van zonnepanelen in zijn vleugels  (lees ‘Laatste etappe zonnevliegtuig’).

Airbus baseerde zijn eerste elektrische E-Fan op het Franse ontwerp van het kleinste tweemotorige vliegtuig, de Colomban Cri-Cri die voor het eerst in 1973 vloog. Airbus wilde per se een tweemotorig vliegtuigje omdat grotere passagierstoestellen ook altijd twee motoren hebben. De eerste E-Fan vloog in 2014 met twee 30 kW elektromotoren. Voorzien van een Li-Ion batterijpakket kon het toestel een uur vliegen.

Airbus schrapte dit jaar zijn plan om de E-Fan commercieel te exploiteren als testvliegtuig, en zet nu al zijn kaarten op de veel grotere E-Fan X.