Het is niet dat er nog geen elektrisch vliegtuig bestaat. Het Tsjechische bedrijf Pipistrel heeft enkele jaren geleden al een elektrische tweezitter op de markt gebracht, de Velis Electro. Daarmee wordt in Nederland sinds 2019 op kleine schaal gevlogen vanaf Vliegveld Teuge (dat ligt tussen Apeldoorn en Deventer). Er werd in april van dit jaar een proefvlucht gemaakt van Teuge naar Vliegveld Eelde, met een tussenstop op Vliegveld Hoogeveen.

Die tussenstop was nodig om het vliegtuig op te laden, en dat geeft direct een van de grootste beperkingen aan van elektrische vliegtuigen op dit moment: de actieradius. Het bereik van de Pipistrel Velis Electro is een schamele 68 kilometer. Genoeg voor een pleziervlucht, maar niet te vergelijken met de honderden of duizenden kilometers die een vergelijkbaar toestel op conventionele brandstof kan bereiken.

De beperkingen komen vooral voort uit de accucapaciteit die mee de lucht in kan. Accu’s zijn zwaar en kunnen, vergeleken met een gevulde brandstoftank, maar een beperkte hoeveelheid energie opslaan. Om een vliegtuig in de lucht te brengen en te houden is veel energie nodig, en per kilo gewicht is kerosine zo’n zestig keer efficiënter.

Joris Melkert, docent lucht- en ruimtevaarttechniek van de TU Delft, legt uit dat door het extra gewicht een sneeuwbaleffect ontstaat: „Elke kilo extra aan accu’s betekent dat het vliegtuig een kilo extra aan draagkracht moet hebben, wat neerkomt op een grotere vleugel. Die heeft echter een grotere luchtweerstand, waardoor de motor meer vermogen moet hebben en dus zwaarder moet zijn. Voor het extra gewicht daarvan is weer meer draagkracht nodig, enzovoort, enzovoort. De sneeuwbal wordt steeds groter.”

Twintig tot dertig jaar

Melkert schat de nabije toekomst voor elektrisch vliegen niet al te rooskleurig in. „Niet bij de komende generatie vliegtuigen, maar bij de generatie daarna zullen er hybridevliegtuigen zijn die met honderd passagiers 500 en misschien wel 1000 kilometer kunnen overbruggen. Volledig elektrisch vliegen kan voorlopig alleen met kleine vliegtuigen van vier tot zes personen, die nu nog in de testfase verkeren”, zei hij begin dit jaar desgevraagd tegen onderzoekers van Shell. Die tweede generatie kan er over twintig tot dertig jaar zijn, denkt Melkert.

Ondanks de nodige theoretische beperkingen zijn er bedrijven die geloven dat de ontwikkeling van elektrische vliegtuigen sneller moet kunnen. Zo heeft Eviation, een Israëlische start-up, met het model Alice een volledig elektrisch vliegtuig ontwikkeld dat negen passagiers en twee bemanningsleden 440 zeemijl, ofwel ruim 800 kilometer, zou moeten kunnen vervoeren. De eerste proefvluchten van de Alice staan nog voor dit jaar gepland.

Cape Air, een Noord-Amerikaanse regionale vliegmaatschappij, geloofde als eerste in het project en bestelde al in 2019 een niet bekendgemaakt aantal toestellen. Cape Air heeft een vloot van ruim honderd kleine toestellen, waarmee ze veelal afgelegen gebieden in de Verenigde Staten ontsluit. Het bedrijf hoopt vanaf 2023 de elektrische toestellen te kunnen inzetten voor reguliere lijnvluchten vanaf kleine vliegvelden in de Verenigde Staten.

Ecologische voetafdruk

Cape Air-directeur Dan Wolf zei in juli dat hij de elektrische toestellen wil „introduceren in het commerciële milieu waarvan we weten dat het succesvol is.” Wolf ziet een grote uitdaging in het integreren van de Alice in zijn bedrijf, maar gaat het experiment aan vanuit ideële overwegingen: om de ecologische voetafdruk van zijn bedrijf te verkleinen.

Ook vracht- en pakketvervoerder DHL heeft inmiddels twaalf Eviation Alices besteld. In plaats van negen passagiers kunnen de DHL-vliegtuigen vanaf 2024 1200 kilo lading vervoeren. DHL wil de vliegtuigen vooral gaan gebruiken voor spoedleveringen over kortere afstanden in Californië. Op die manier kunnen de vliegtuigen gestationeerd worden op een vliegveld, want –en dat is ook deel van de uitdaging waar Cape Air-directeur Wolf het over heeft– voor elk uur in de lucht moet het vliegtuig een halfuur aan de oplader.

Zo zijn er meer bedrijven die willen bijdragen aan een schonere luchtvaart, in totaal zijn er wereldwijd momenteel 130 grotere of kleinere projecten opgestart voor elektrisch vliegen. Het Zweedse Heart Aero­space heeft het model ES-19 in ontwikkeling, waarmee het naar verwachting in 2024 de eerste proefvluchten kan maken. Het toestel is ontworpen voor negentien passagiers en heeft een verwachte actieradius van zo’n 400 kilometer. Ook Heart Aerospace heeft de eerste orders binnen: FinnAir bestelde twintig toestellen, gevolgd door een gezamenlijke order van United Airlines en Mesa Air Group van 200 stuks, een serieus aantal. De eerste leveringen van toestellen worden in 2026 verwacht.

Jumbojets

De Eviation Alice en Heart Aerospace ES-19 zijn geen toestellen die de jumbojets van Boeing of Airbus kunnen vervangen als het gaat om afstanden of capaciteit, maar de stappen die deze jonge bedrijven zetten zijn essentieel in aanloop naar grootschaliger projecten.

Wright Electric, een bedrijf dat is vernoemd naar de Amerikaanse luchtvaartpioniers Orville en Wilbur Wright, die het eerste gemotoriseerde vliegtuig op hun naam hebben, beweert de slag naar grotere vliegtuigen te gaan maken. De Wright I moet 186 passagiers over een afstand van 1250 kilometer kunnen verplaatsen. Het ontwerpproces bevindt zich nog in een vroeg stadium –het bedrijf mikt op 2030 voor ingebruikname– maar er is al een samenwerkingsovereenkomst getekend met budgetmaatschappij easyJet voor de verdere ontwikkeling van het vliegtuig. EasyJet becijfert dat de Wright I voor 20 procent van de passagiers ingezet kan worden, mits de beloften van de ontwerpers worden ingelost. Dat zal in de komende jaren duidelijk moeten worden.

Als Wright Electric zijn beloften kan waarmaken, betekent dat nog steeds niet dat een elektrisch vliegtuig de reiziger van Amsterdam naar New York kan brengen, maar wel naar Londen of Barcelona. Daarmee zou de Wright I geschikt zijn voor een aanzienlijk deel van het huidige vliegverkeer, en de ontwikkeling van de techniek blijft de komende jaren niet stilstaan.

De belangrijkste flessenhals, de accu, wordt steeds efficiënter. Omdat de technologie ook van belang is voor andere sectoren, zoals auto’s en mobiele telefoons, wordt er wereldwijd veel onderzoek gedaan naar het efficiënter opslaan van stroom. Het gaat nu vooral om ontwikkelingen waarmee telkens een paar procenten gewonnen worden, maar een doorbraak op dat gebied zou direct een doorbraak betekenen voor de toepassingsmogelijkheden voor de luchtvaart.

Het is ook goed denkbaar dat er, zoals luchtvaartdeskundige Melkert aangeeft, hybridetoestellen worden ontwikkeld. Net zoals er auto’s zijn uitgerust met zowel een benzinemotor als een elektromotor voor de volledig elektrische auto gangbaar werd. Hybridevliegtuigen zullen volgens Melkert zeker 10 procent zuiniger zijn dan de huidige toestellen.

Verwisselbare accu

Voor de laadtijden wordt eraan gedacht om nieuwe ontwerpen bijvoorbeeld uit te rusten met verwisselbare accu’s. Accu’s kunnen dan aan de grond opladen, terwijl een vliegtuig met een tweede accu de lucht in kan. Ook het verwisselen van de accuvloeistof na een vlucht wordt bekeken.

Zo zijn er pas de laatste jaren tal van ontwikkelingen in gang gezet die moeten gaan leiden tot een elektrische toekomst voor de luchtvaart. Veel projecten staan nog in de kinderschoenen en er zijn nog vele hordes te nemen voor de luchtvaart schoon is. Maar de vraag naar en ook de noodzaak van schoner vliegen wordt alleen maar groter. Het klimaat smeekt om schone oplossingen, want dat de vraag naar vliegreizen afneemt lijkt uitgesloten.

Tegelijkertijd is vooroplopen in de ontwikkelingen een serieuze kans voor vliegtuigbouwers en maatschappijen. Wanneer de klimaatdoelen van overheden omgezet worden in wetgeving –ook voor de luchtvaart– ontstaan er naar verwachting meer voordelen voor de bedrijven die nu hun nek uitsteken en investeren in elektrisch vliegen.

De ontwikkelingen zijn ingezet en de omstandigheden voor verdere ontwikkeling zijn gunstig. Dus is de vraag vooral wanneer de eerste elektrische lijndiensten vanaf Schiphol zullen vliegen. Het lijkt nog ver weg, maar nu er volop wordt gepionierd kunnen de ontwikkelingen elkaar snel opvolgen. Zo kan het, net als met de opmars van de elektrische auto, best eens snel gaan.