Perché non ci sono ancora aeroplani elettrici | Tech Insider

Man mano che i viaggi aerei diventano sempre più dannosi per l’ambiente, le aziende scommettono sull’alimentazione a batteria come alternativa più pulita al carburante per aerei. Prototipi di aerei elettrici sono decollati in tutto il mondo, aprendo la strada a un futuro di voli più economici, aeroporti più silenziosi e viaggi aerei senza emissioni.

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Narratore: Come potrebbe essere il futuro con gli aerei elettrici? Biglietti da 25 dollari, aeroporti più silenziosi o piste ancora più corte. Le aziende hanno scommesso sugli aerei a batteria per questo futuro più pulito. Ma anche se gli aerei elettrici esistono dagli anni Settanta, non sono mai decollati del tutto. Allora, cosa li tiene a terra?

Alla fine dell’Ottocento, due ufficiali dell’esercito francese hanno sperimentato l’elettricità per spingere un dirigibile, ma hanno avuto problemi in quanto la batteria non riusciva a contenere abbastanza energia. Questo sarebbe diventato un problema ricorrente per i prossimi 100 anni. Quando furono inventate le batterie al nichel-cadmio, il primo volo con un motore elettrico decollò, ma durò solo meno di 15 minuti. Poi, negli anni ’80, furono inventate le batterie agli ioni di litio. Potevano immagazzinare più energia che mai, portando ad aerei come il Solar Impulse 2.

A partire dal 2015, l’aereo ad energia solare ha trascorso 16 mesi in volo intorno al mondo, e ha volato a una velocità media di 28-34 miglia orarie. Solar Impulse 2 fa parte di un movimento degli ultimi anni per sviluppare energie alternative, soprattutto da quando le persone e i governi hanno iniziato a rendersi conto di quanto il volo fosse dannoso per l’ambiente.

L’industria aeronautica ha emesso circa 1 miliardo di tonnellate di CO2 nel 2019. Si tratta di circa il 2,5% delle emissioni globali. Potrebbe non sembrare molto, ma è quasi quanto l’intero continente sudamericano emette in un anno.

Kevin Noertker: Dobbiamo apportare dei cambiamenti all’industria, e l’elettrificazione è una delle grandi tendenze che, si spera, ridurrà questo peso.

Narratore: Gli aerei elettrici sono nella mente della gente da un po’ di tempo, ma due grossi problemi stanno mantenendo la messa in aria dell’elettricità. In primo luogo, la tecnologia non è ancora del tutto pronta. Quando si cerca di far decollare un aereo elettrico, ci vuole una batteria che racchiuda un sacco di potenza in un piccolo pacchetto, ma…

Carolina Anderson: Le batterie non sono efficienti come il gas, e probabilmente non lo saranno per un po’.

Narratore: L’efficienza di una batteria, o capacità di trattenere l’energia, si misura in energia specifica. Al momento, anche le migliori batterie hanno un’energia specifica di soli 250 wattora per chilogrammo, ma dobbiamo avvicinarci a 800 per iniziare a volare davvero, e questo è ancora niente in confronto all’energia specifica del carburante per jet, che è quasi 12.000 wattora per chilogrammo.

Pensatela come quei computer degli anni ’80. Erano enormi, ma molto meno potenti di quelli eleganti che abbiamo oggi. In questo momento, le batterie sono come quei computer degli anni ’80. Non sono così potenti come dovrebbero essere, e non sono solo grandi, ma anche pesanti. Quindi, se si vuole aggiungere più potenza a un aereo, è necessario avere una batteria più grande, e per far volare quell’aereo nonostante il peso, è necessaria una batteria ancora più grande che sia più potente, ma questo significa più peso. E poi avrete bisogno di una batteria ancora più grande per compensare quel peso. Oh, avete capito il punto.

Ma anche se gli ingegneri progettano un aereo intorno alle carenze di tecnologia delle batterie, devono affrontare il secondo ostacolo del settore, la certificazione. Negli Stati Uniti, questo significa ottenere il permesso dall’Amministrazione Federale dell’Aviazione per testare e pilotare un aereo elettrico. Le aziende devono dimostrare che ogni centimetro dei loro aerei è sicuro, superando una serie di test, uno dei quali è quello di assicurarsi che le celle della batteria non prendano fuoco.

Roei Ganzarski: Se qualcosa va storto, non ci si può fermare. Non si può fermare sul ciglio della strada. C’è solo un posto dove l’aereo può andare. E quindi il rigore normativo è molto più elevato, i requisiti di affidabilità, ridondanza e sicurezza sono molto più elevati per una buona ragione. Non ci sono alternative.

Narratore: La FAA ha modificato le sue regole nel 2016 per consentire i sistemi di propulsione elettrica negli aerei costruiti per un massimo di 19 passeggeri. Il vero problema, però, è che la certificazione, anche con questi emendamenti, richiede anni, quindi le compagnie sono diventate creative. Hanno iniziato a retrofittare i vecchi aerei per ottenere la certificazione più velocemente.

Ganzarski: State eliminando l’intero vecchio motore a gas, che produce emissioni e il suo sistema di alimentazione, e sostituendo lo spazio e il peso con un sistema di propulsione elettrica.

Narratore: Il retrofitting e’ avvenuto per fasi. La prima fase è stata realizzata dalla società slovena Pipistrel. Essa ha creato il primo aereo biposto completamente elettrico al mondo nel 2007, mettendo un motore elettrico in un aliante.

Tine Tomazic: Gli alianti sono sicuri per volare per definizione, anche senza un motore funzionante, quindi siamo stati in grado di sperimentare senza mettere nessuno a rischio o fare del male a nessuno.

Narratore: Oggi questi aerei vengono utilizzati per l’addestramento dei piloti. La seconda fase: un ibrido. La società di Los Angeles Ampaire ha sostituito uno dei due motori di un Cessna del 1973 con uno elettrico. Ampaire spera di ottenere la certificazione del suo nuovo aereo, l’Electric Eel, per i voli commerciali entro il 2021. E, infine, a Vancouver, il produttore di motori elettrici MagniX e la compagnia aerea Harbour Air di Vancouver, con sede a Vancouver, hanno volato con un aereo retrofit di 62 anni. Un volo di prova di 15 minuti nel dicembre 2019 lo ha reso il primo aereo commerciale completamente elettrico al mondo a volare. Ha dimostrato che l’aereo elettrico poteva effettivamente decollare. L’obiettivo delle due compagnie è ora quello di elettrificare il resto della flotta di oltre 40 idrovolanti della Harbour Air e di farla certificare entro la fine del 2021.

Quindi, il retrofitting sembra perfetto. Il problema, però, è che si limita a ciò per cui la struttura dell’aereo è già costruita, quindi se il motore originale è, diciamo, di 1.000 libbre, e lo si rimuove, allora…

Ganzarski: Ho solo 1.000 libbre da rimettere, giusto? Non posso appesantire il pacchetto totale.

Narratore: I motori elettrici sono più piccoli e più leggeri di quelli a gas ma, ricordate, quelle batterie sono pesanti.

Ganzarski: Quindi, si perde l’autonomia perché le batterie, a parità di potenza, sono molto più pesanti del carburante.

Narratore: Così, mentre la Harbour Air e la MagniX calcolavano il bilanciamento del peso nel loro aereo, il raggio d’azione subiva un colpo. Il loro aereo elettrico può percorrere oltre 100 miglia, un po’ meno della distanza da Seattle a Vancouver, ma perché gli aerei elettrici abbiano successo a lungo termine, dovranno andare più lontano.

La compagnia israeliana Eviation potrebbe avere una soluzione. Invece di montare un vecchio aereo, i suoi ingegneri ne hanno costruito uno da zero. L’aereo a nove posti, Alice, è stato progettato intorno alla batteria per ridurre il peso.

Omer Bar-Yohay: Quella batteria è letteralmente dappertutto. È sotto il pavimento, è nelle ali, è nella fusoliera in diversi punti.

Narratore: Alice, in teoria, potrebbe volare fino a 650 miglia, più o meno un volo da Las Vegas a Denver, ma siccome è stata costruita da zero, per ottenere la certificazione ci vuole più tempo.

Bar-Yohay: Siamo molto fiduciosi di poter testare l’aereo in volo all’inizio del 2020 e crediamo che da quel momento in poi il processo di certificazione richiederà circa due anni.

Narratore: Ogni aereo elettrico in sviluppo è diverso, ma hanno tutti una cosa in comune: vanno a caccia di voli sotto le 500 miglia. E anche se può non sembrare una distanza impressionante, questi aerei elettrici a corto raggio potrebbero risolvere un problema importante nei viaggi.

Nel 2018, poco meno della metà di tutti i biglietti aerei venduti a livello globale erano per voli sotto le 500 miglia, ma invece di usare piccoli ed efficienti aerei progettati per queste rotte più brevi, spesso usiamo costosi aerei di linea costruiti per volare per migliaia di miglia. Questi aerei sono più efficienti se sono in grado di navigare per un lungo periodo di tempo, ma su un volo di 50 minuti, questi aerei salgono e tornano subito giù. Attualmente, un volo di 109 miglia da Los Angeles a San Diego emette circa 110 libbre di CO2.

Bar-Yohay: Per un tecnico esperto è una follia, perché stiamo usando gli strumenti sbagliati per il lavoro.

Narratore: Negli ultimi quattro decenni, i voli regionali con jet commerciali sono diventati così costosi per le compagnie aeree negli Stati Uniti, in Europa e in Australia, che hanno iniziato a interrompere il servizio per gli aeroporti regionali. Oggi, delle 20.000 piste approvate dalla FAA negli Stati Uniti, solo il 2,5% è attualmente attivo. Gli aeroporti regionali rimasti sono in perdita o addirittura in bancarotta, ma gli aerei elettrici potrebbero essere una soluzione, e per loro c’è già un’infrastruttura.

Omer dice che 11.000 di quelle 20.000 piste statunitensi potrebbero supportare un aereo elettrico, che è molto più economico da utilizzare. Alice potrebbe far risparmiare circa 800 dollari per ora di volo rispetto a un normale aereo a turboelica.

Noertker: Si tratta di un aumento di dieci volte il numero delle potenziali destinazioni, pur non avendo i significativi oneri che gravano sulle comunità di rumore e di inquinamento.

Narratore: Per quanto riguarda il lontano futuro, l’aviazione elettrica potrebbe arrivare in ogni tipo di forma. Uber sta già lavorando ad un veicolo elettrico per il decollo e l’atterraggio verticale, o eVTOL, che potrebbe venirvi a prendere a casa vostra e portarvi in aeroporto. Anche i grandi player come Airbus, Boeing e Rolls-Royce scommettono su questo futuro.

Tomazic: Partiamo per un viaggio che è come gattonare, camminare, correre, saltare. Ora siamo nella fase del camminare. La parte di corsa sarà rappresentata dagli aerei elettrici più grandi che volano su distanze più lunghe, e i grandi salti, che arriveranno tra una decina d’anni, saranno il segmento eVTOL, che è il decollo e l’atterraggio verticale.

Narratore: Tutti quelli con cui abbiamo parlato hanno detto che mancano ancora circa 15 anni, e ora che un aereo elettrico si è effettivamente dimostrato un successo, gli operatori del settore sperano che gli investimenti nello sviluppo delle batterie comincino a muoversi. Perché per uscire da quell’anello infinito di potenza e peso di cui parlavamo, avremo bisogno di batterie più efficienti per far decollare davvero gli aerei elettrici.

Bar-Yohay: La domanda è: quando avrà senso dal punto di vista economico, e chi avrà i molti miliardi che ci vorranno per portare sul mercato un prodotto come questo tra 15 anni? Quindi, è il futuro? Assolutamente sì.