Ondanks een hernieuwde focus op duurzaamheid als gevolg van de pandemie, staat de energietransitie in de luchtvaartsector nog in de kinderschoenen. Er wordt momenteel veel aandacht besteed aan nieuwe technologieën, maar het duurt nog wel een aantal jaren voordat ze op grote schaal worden toegepast. Waterstofvoorstuwing en duurzame vliegtuigbrandstof (sustainable aviation fuel – SAF) winnen aan populariteit en er wordt gewerkt aan de ontwikkeling van zowel hybride-elektrische als volledig elektrische oplossingen. De droom van een ‘Tesla in de lucht’ is werkelijkheid en biedt een daadwerkelijk emissievrije oplossing voor vliegreizen. Er wordt vaak beweerd dat elektrisch vliegen niet alleen schoner, maar ook goedkoper zou zijn. Tegenstanders beweren vaak dat elektrisch vliegen duurder zou zijn dan traditionele vormen van aandrijving, wat een groot struikelblok zou zijn voor decarbonisatie van de sector.
Koninklijke NLR, het Nederlands Lucht- en Ruimtevaartcentrum en Roland Berger besloten deze stelling te onderzoeken: is elektrisch echt duurder?
En als het omgekeerde waar blijkt te zijn en elektrisch vliegen daadwerkelijk goedkoper is, welke impact kunnen elektrische vliegtuigen dan hebben op de luchtvaartmarkt?
Om tot de kern van de zaak door te dringen, ontwikkelden de twee partijen de NLR-RB 19E, een hypothetisch, volledig elektrisch subregionaal vliegtuig met 19 zitplaatsen (zoals weergegeven in de illustratie). We kwamen tot dit ontwerp door het ombouwen van een Jetstream 32, waarbij we rekening hielden met toekomstige luchtvaartuigen en elektrische voortstuwingstechnologieën, zoals gedistribueerde voortstuwing. De NLR-RB 19E is ontworpen voor een maximale actieradius van 700 km. Het was de vraag welk technologieniveau er daadwerkelijk nodig is om een volledig elektrisch vliegtuigontwerp voor deze actieradius te realiseren. Uiteindelijk moesten we een aantal bijzonder speculatieve aannames doen over elektrische technologie, waaronder een energiedichtheid van 1 kWh/kg voor de batterij. Maar zelfs dan is de originele gasturbine nog steeds nodig als reserve, als actieradiusverlenger voor missiereserves: het meevoeren van extra batterijen die alleen in uitzonderlijke omstandigheden worden gebruikt, is niet erg efficiënt.
Zou het concurrerend zijn?
Wat zijn de commerciële implicaties van ons ontwerp? Wanneer je het toestel één-op-één vergelijkt met conventionele subregionale vliegtuigen, is de elektrische NLR-RB 19E per stoel 10 procent goedkoper. Dit voordeel is grotendeels terug te voeren op de lagere onderhouds- en energiekosten van elektrische vliegtuigen. Vergeleken met grotere en vaker gevlogen vliegtuigen, zoals de 50-zits Embraer ERJ-145 of de Frans/Italiaanse ATR 72 met maximaal 74 passagiers, is de elektrische NLR-RB 19E duurder op stoelbasis: 35 procent duurder dan de ERJ-145, 45 procent duurder dan de ATR 72 en maar liefst 65 procent duurder dan de Airbus A319neo (met maximaal 160 passagiers). Deze extra kosten worden vooral veroorzaakt door de hogere luchthavengelden bij elektrische vliegtuigen, omdat er meer vluchtbewegingen moeten worden uitgevoerd voor hetzelfde aantal passagiers. Eén-op-één bleek de NLR-RB 19E goedkoper, maar in de commerciële praktijk, waarbij het vliegtuig zal moeten concurreren met grotere vliegtuigen, was het subregionale elektrische vliegtuig duurder. De meest directe oplossing voor deze extra kosten zou bestaan uit subsidiëring van luchthavengelden voor elektrische vliegtuigen. Hierdoor wordt het mogelijk één vlucht te vervangen door meerdere, zodat de NLR-RB 19E kan concurreren met grotere vliegtuigen.
Voor- en nadelen
Nu we het belangrijke probleem van de kosten behandeld hebben, moeten we ook rekening houden met meer kwalitatieve factoren: elektrische vliegtuigen van deze grootte hebben voordelen op een groot aantal andere gebieden. Omdat ze stiller en kleiner zijn, kunnen ze vliegen van kleinere luchthavens. Dit maakt gedistribueerde luchtvaart mogelijk, waarbij kleine regionale vliegtuigen massaal regionale luchthavens met elkaar verbinden en de point-to-point-filosofie naar een hoger plan getild wordt. Voor reizigers die momenteel afhankelijk zijn van aansluitende vluchten, kan de NLR-RB 19E een directe vlucht mogelijk maken. Dit is comfortabeler, verkort de totale reistijd en verlaagt mogelijk zelfs de kosten. Gedistribueerde luchtvaart op grote schaal zou er zelfs voor kunnen zorgen dat grotere vliegtuigen zich volledig kunnen richten op langere afstanden. Daarmee verbeteren ze hun eigen CO2-voetafdruk per passagierskilometer (RPK) en laten ze de kortere afstanden over voor deze kleine, elektrische subregionale vliegtuigen. Het zal echter lastig worden om de grote vliegtuigen te vervangen.
De belangrijkste les die we uit ons onderzoek hebben getrokken, is dat grotere opties, zoals vliegtuigen van het type A320, efficiënter zijn (bijvoorbeeld wat betreft luchthavengelden) en een groter potentieel hebben. Koninklijke NLR en Roland Berger zijn daarom van plan om hun aandacht te richten op vliegtuigen met een smalle romp. Ze kijken daarbij verder dan puur elektrisch vliegen (wan dat is op deze schaal niet haalbaar) en overwegen nieuwe ontwerpen. Door de commerciële, reële impact ervan te berekenen, krijgen we praktisch inzicht in de toekomstige duurzaamheid in de sector.
Dit artikel is opgesteld door NLR en Roland Berger. Het is geschreven door Wim Lammen (Senior Scientist bij NLR) en Nikhil Sachdeva (Senior PM bij Roland Berger).
