De Toekomst van de Duurzame Luchtvaart

Verantwoordelijkheid Luchtvaartmaatschappijen

Deel I

Amsterdam 13 mei 2021 — Een koolstofvrije vloot van passagiersvliegtuigen, die heilige graal van duurzame luchtvaart, kwam vorige maand een beetje dichter bij de realiteit toen Airbus de drie ontwerpen onthulde die het nastreeft in zijn zoektocht om een waterstof aangedreven vliegtuig te introduceren in zijn vloot tegen 2035.

ZeroAvia onthulde onlangs het werelds eerste commerciële vliegtuig dat waterstof als energie bron heeft en daarop ook vliegt.  

Duurzame luchtvaart kan niet snel genoeg komen. Volgens de laatste gegevens is de luchtvaartindustrie verantwoordelijk voor 1,9% van de wereldwijde uitstoot van broeikasgassen. Maar zonder duurzamere luchtvaarttechnologie zullen de emissies naar verwachting met meer dan 300% zijn gestegen in 2050. 

De industrie heeft dus echt erg veel werk te doen, wil ze haar traject voldoende aanpassen om netto nul te bereiken.

De COVID-19-pandemie heeft de uitdaging nog groter gemaakt. 

Globaal genomen zal het aantal gemaakte vluchten in 2020 naar verwachting 35-65% lager zijn dan vorig jaar. Hoewel dit op korte termijn een welkome daling van de koolstofemissies heeft veroorzaakt, zal de veel minder welkome daling van de inkomsten waarschijnlijk de onderzoeks- en budgetten voor verdere ontwikkeling, die essentieel zijn voor het bereiken van duurzaamheid op de lange termijn beknotten.

De behoefte van investeerders aan focus op duurzame luchtvaart technologieën is dus nog nooit zo groot geweest. Maar welke van hen zal het meest waarschijnlijk een revolutie op het gebied van duurzaamheid in vliegreizen veroorzaken?

Elektriciteit in de lucht

Waar duurzamere spoor alternatieven niet beschikbaar zijn, kunnen vliegtuigen op batterijen binnenkort klaar zijn voor de start: easyJet hoopt tegen 2030 elektrische vliegtuigen te introduceren op routes onder de 500 km, terwijl Noorwegen alle korteafstandsvluchten tegen 2040 elektrisch wil maken. 

De elektrificatie van vliegtuigen zou ook nieuwe, energiezuinige ontwerpen mogelijk kunnen maken, waarbij de een of twee grote motoren op de huidige vliegtuigen worden vervangen door veel kleinere propellers over de vleugels of de romp.

Het kan zelfs leiden tot de verspreiding van elektrische verticale start- en landingsvliegtuigen (eVTOL), waardoor vliegen een meer praktische keuze zou kunnen worden door kleinere landingsplaatsen mogelijk te maken die dichter bij stedelijke centra kunnen worden geplaatst.

De elektrificatie van vliegtuigen zou ook nieuwe, energiezuinige ontwerpen mogelijk kunnen maken

Maar de relatief lage energiedichtheid van de huidige batterijen zal een probleem vormen voor langere vluchten. Vliegtuigbrandstof bevat ongeveer 30 keer meer energie per kilogram dan de beste lithium-ion batterijen die momenteel beschikbaar zijn.

En waar de vliegtuigen van vandaag gewicht verliezen terwijl ze brandstof verbranden, landt een vliegtuig op batterijen dat even zwaar weegt als bij het opstijgen.

Dus terwijl elektrische korteafstandsvluchten binnenkort beschikbaar en in aantocht zijn, zijn batterijen gewoon te groot en te zwaar om honderden mensen duizenden kilometers te laten vliegen zonder een paradigmaverschuiving op de lange termijn in de technologie, die mogelijk afkomstig is van solid-state batterijen. Tot die tijd konden hybride vliegtuigen de kloof helpen overbruggen.

Groen en duurzaam ontwerp

Op korte termijn is de eenvoudigste manier om de koolstofimpact van vliegen te verminderen, door minder brandstof te verbranden. 

Een van de eenvoudigste methoden is via software zoals SkyBreathe, die vliegplannen automatisch optimaliseert voor brandstofefficiëntie.

Beter ontwerpen maakt ook een enorm verschil. 

Sommige vliegtuigen van de huidige generatie zijn tot 20% energiezuiniger dan oudere ontwerpen, voornamelijk door verbeteringen in de bypass-ratio: de verhouding van de stuwkracht die wordt gegenereerd door de ventilator die je aan de voorkant van vliegtuigmotoren ziet draaien. Hoe hoger de bypass-verhouding, hoe minder brandstof u nodig heeft. 

Moderne vliegtuigen zijn ook aerodynamischer en maken gebruik van lichtere materialen.

Op korte termijn is de eenvoudigste manier om de koolstofimpact van vliegen te verminderen, door minder brandstof te verbranden…. Beter ontwerp maakt ook een verschil

Beperkingen in de mate waarin het mogelijk is om de huidige configuraties te optimaliseren, betekenen echter dat een radicale verandering in brandstofefficiëntie een even radicale verschuiving in het ontwerp van vliegtuigen vereist.

AF

Amsterdam, 13 mei 2021