Dit artikel is geschreven door DaVinci Aviation, een start-up die heeft gewerkt aan een nieuw businessjet-ontwerp. DaVinci Aviation is op zoek naar partners om hun idee naar de volgende ontwikkelingsfase te brengen en zij verwelkomen uw hulp graag. Neem gerust rechtstreeks contact met hen op via het onderstaande formulier. Als u uw start-upidee aan de gemeenschap wilt pitchen, alstublieft hier contact met ons op.
Inhoudsopgave
DE 21st EEUWIGE BUSINESS JET IS ER NOG NIET!
Het luchtvervoer is misschien wel een van de industrieën die het meest onder de loep wordt genomen vanwege de impact op het milieu, al dan niet terecht. De opwarming van de aarde zet de wereldregeringen aan tot het definiëren en handhaven van een "nul-netto-emissie"-beleid. In de luchtvaart wordt dit beleid afgedwongen door steeds strengere regels die de volgende generatie vliegtuigen en voortstuwingssystemen voor de commerciële luchtvaart zullen smeden. Groene luchtvaart lijkt dus een volgende verplichting van de mensheid te zijn met de zakelijke kansen die daarbij horen.
Sterker nog, de laatste jaren zijn steeds meer ondernemers, startups, investeerders en de grote industrie zelf de strijd aangegaan om een groenere luchtvaart te realiseren. Aan de ene kant zijn talloze (en nog steeds tellende) concepten voor kleine elektrische luchtvoertuigen met veel kleine propellers die overal zijn verspreid, voorgesteld door zoveel ondernemers en hun startups om de UAM (Urban Air Mobility) te leveren.
Gezien de uitdagingen van de ontbrekende regelgeving, laat staan die van de ontbrekende infrastructuur (beide nog een lange weg te gaan) en van veilige operaties in dichtbevolkte gebieden, voelt het een beetje alsof UAM een pas uitgevonden behoefte is om het geëlektrificeerde luchtvervoer een kans op zijn minst op stedelijke schaal, de enige die batterijen met hun huidige beperkingen mogelijk kunnen maken. Niettemin steken investeerders niet te verwaarlozen bedragen in dit soort startups.
Aan de andere kant zijn grote vliegtuigfabrikanten en onderzoeksinstellingen (lang) begonnen met onderzoeken naar nieuwe exotische transportvliegtuigconfiguraties in de zoektocht naar efficiëntere (dat wil zeggen minder brandstofverbruikende) vliegtuigen.
En tegelijkertijd proberen ze, samen met de grote motorfabrikanten, uit te zoeken hoe ze nieuwe hybride aandrijfsystemen kunnen integreren in de huidige casco's zonder al te veel van het volume en het gewicht op te geven voor het laadvermogen.
ZAL ELEKTRIFICATIE DE LUCHTVAART OOIT GROENER MAKEN?
Om efficiënter (en dus milieuvriendelijker) te kunnen vliegen, is het vliegtuiggewicht uiteindelijk een van de belangrijkste factoren en moet het laag blijven. Het is vanuit het huidige perspectief echt onduidelijk hoeveel extra hardware in de huidige e- en hybride-voortstuwingsconcepten, zoals:
- elektrische motoren (meestal gemaakt van ijzer en koper),
- hoogspanningsweefgetouwen,
- warmteafvoerende apparaten,
- stroomomzetters
- gasgeneratoren voor het opladen van batterijen tijdens de vlucht,
- Gewicht van de batterijen (voor elke kilogram kerosine is ~11 kg batterijen nodig om dezelfde bruikbare stuwkracht gedurende dezelfde duur te genereren),
- die niet verdwijnt bij uitputting (in tegenstelling tot het brandstofgewicht)
een elektrisch vliegtuig überhaupt efficiënt kan maken.
Laten we zeggen dat we op het punt stonden de bovengenoemde hardware-gewicht- en volumeproblemen op te lossen en een toename van de energiedichtheid met een factor 13 te bereiken (momenteel ~300Wh/kg – vereist om brandstof te vervangen tijdens langeafstandsvluchten: ~4000Wh /kg) van de batterijen. Kunnen we de luchtvaart meteen elektrificeren?
De volgende vraag is: waar zouden we een groot aantal (miljoenen?) batterijen van opladen? Vandaag zouden we ze op zijn best kunnen aansluiten op de elektriciteitsnetten die meestal worden aangedreven door fossiele en nucleaire brandstof.
En waar zouden we dan alle mineralen vandaan halen om die vele batterijen te bouwen en ze te vervangen als ze leeg raken (de levensduur van de batterij is slechts een paar jaar).
Om echt groen te vliegen met batterijen moet eerst nog een reeks grote problemen worden opgelost:
- Creëer de wereldwijde infrastructuur om batterijen op te laden uit hernieuwbare energiebronnen (wind, zon, water...). Het verbranden van een soort brandstof in een elektriciteitscentrale, het opwekken van elektrische energie, het opslaan in batterijen en het vervolgens claimen van de batterij zelf is een minder efficiënt proces dan het rechtstreeks verbranden van brandstof in een verbrandingskamer van een motor.
- Vind een manier om de mineralen voor de batterijen op grote schaal te extraheren en te verwerken om de luchtvaart (en de automobielindustrie) van stroom te voorzien op een evenzeer "0 netto-emissie"-manier.
- Vind een manier om de bouwmaterialen van de lege batterijen effectief te recyclen. Als deze laatste uitdaging niet zou slagen, zou er al snel een bijkomend wereldwijd vervuilingsprobleem ontstaan dat net zo overweldigend is als het plastic afval zelf.
Eerlijk gezegd zien we nog niemand, noch regeringen, noch de fans van elektrificatie die deze immense uitdagingen aangaan.
Ook al zullen al deze problemen ooit worden opgelost om een groenere luchtvaart mogelijk te maken, vanuit het huidige perspectief zal er op korte termijn geen praktische toepassing voorhanden zijn, en misschien heeft het, gezien de proporties van de vele technische en politieke uitdagingen, gewonnen niet voor de komende vijftien tot twintig jaar. En als dit een klap is voor het milieu, dan is het dat ook voor de zakelijke kansen.
EEN KANS VOOR GROENE LUCHTVAART EN VOOR ZAKEN BESTAAT NU NO
In deze haast lijkt niemand zich te hebben gerealiseerd dat er een hele tak van de luchtvaart is, de zakenluchtvaart, waar op dit moment een verborgen maar enorme kans beschikbaar is om groener te vliegen, en daarmee onze verplichting jegens onze thuisplaneet na te komen en grote winsten te maken bij de dezelfde tijd.
Die van de zakenluchtvaart is een behoorlijk winstgevende markt voor de actieve fabrikanten in dit segment.
Dit zijn een paar, maar zeer goede voorbeelden van de afgelopen tien jaar hoe die fabrikanten konden genieten van een zeer bevredigende stroom van bestellingen vanaf de datum van ingebruikname van hun nieuwe producten.
Over het algemeen is de markt van de BJ's het afgelopen decennium zeer levendig geweest en zal naar verwachting in de toekomst nog meer groeien, vooral als de Chinese autoriteiten hun luchtruim beschikbaar stellen voor particuliere luchtvaart.
Last but not least, als het onmiddellijke effect van de pandemie de hele vliegtuigindustrie en de toeleveringsketens heeft getroffen, is de reactie van rijke individuen en bedrijven op deze COVID-tijd dat de particuliere luchtvaart moet worden beschouwd als een manier om grote drukte te vermijden commerciële vliegtuigen en luchthaventerminals.
Aan de andere kant wordt deze markt volledig bezet door een heleboel bedrijven, die we voor merkreputatie en technologie de Ferrari en Porsche van de luchtvaart zouden kunnen noemen. Ze hebben geen niche gelaten in geen enkel segment ervan.
Waar ligt dan deze kans om nu de luchtvaart groener te maken en er winst mee te maken?
GEBIEDEN VOOR RADICALE INNOVATIE
Het is misschien verrassend, maar de meeste aerodynamische en structurele elementen van een moderne zakenjet zijn niet veel veranderd sinds de introductie van de eerste privéjet in de jaren zestig van de vorige eeuw. Enkele van de belangrijkste verkoopargumenten van een BJ, zoals de ononderbroken cabinevloer en cabinehoogte, sturen de vliegtuiglay-out zodanig dat er inherente inefficiënties (structureel en aerodynamisch) zijn van dat soort ontwerp.
Nou, stel je eens voor dat je op een markt vol met "carbon gekopieerde" producten die nauwelijks van elkaar te onderscheiden zijn, een vliegtuig kunt brengen dat met zijn elegante maar futuristische lijnen rechtstreeks uit een sciencefictionfilm lijkt te komen. En stel je voor dat dit vliegtuig kan bieden
- verbeterd tot 30+% specifiek vliegbereik (hoeveel mijlen een vliegtuig vliegt per pond verbrande brandstof) ten opzichte van bestaande vliegtuigen
- dienovereenkomstig verminderde CO2-uitstoot
- meer cabinecomfort en voorzieningen bieden aan de passagiers dan de bestaande ontwerpen doen
- om een zakelijke kans van 500+m$/jaar te creëren in het marktsegment voor zakenjets
- en wees ook een voorloper in het hervormen van de commerciële luchtvaart
- het potentieel om elk soort toekomstige voortstuwingssystemen (volledig elektrisch, hybride, waterstof...) te huisvesten als ze beschikbaar komen en echt efficiënter zijn dan de huidige.
Met deze doelen voor ogen gingen we bij DaVinci Aviation op pad. We hebben de elementen van de huidige ontwerpen opnieuw bekeken en de zakenjet opnieuw uitgevonden tot een echt 21e-eeuws, milieuvriendelijk vliegtuig.
We denken dat we in dit proces zijn geslaagd en onze prestatieprognoses, gebaseerd op ons engineeringwerk, laten een aanzienlijk voordeel van ons concept zien, gezien het vliegtuig in twee marktsegmenten tegelijk (lichte en middelgrote zakenvliegtuigen).
We kunnen een groener casco door ontwerp bieden, dwz een lager verbruik (en dus emissies) bij gelijke of hogere kruissnelheid dan bestaande vliegtuigen in de twee bovengenoemde marktsegmenten.
In het licht van het groeiende milieubewustzijn van individuen en overheden, betekent een groener vliegtuig een bredere acceptatie door het grote publiek, certificeringsinstanties, politieke leiders, milieuvriendelijke zakenmensen en bedrijven.
DE WEG VOORUIT
In de conceptfase hebben we een ontwerp ontwikkeld. Het conceptuele ontwerp is een gangbare en fundamentele praktijk bij elke grote vliegtuigfabrikant om de degelijkheid van een concept vast te stellen vanuit zowel het technische als het marketingstandpunt voordat wordt overgegaan tot de veeleisende voorlopige ontwerpfase. Dit is wat we met onze eigen middelen zouden kunnen bereiken.
De volgende stappen zijn fundamenteel en toch niet erg financieel en tijdrovend: een meer gedetailleerde verificatie van onze resultaten is nodig om onze voorspellingen te bevestigen en het conceptpotentieel te consolideren, bijvoorbeeld in speciale missies zoals luchtambulance. Om dit doel te bereiken, moeten virtuele aerodynamische en structurele modellen van het vliegtuig worden gemaakt. Het aerodynamische model zou in een virtuele (wiskundige) windtunnel worden uitgevoerd om de aerodynamische weerstand en andere stabiliteitskenmerken van de voorgestelde configuratie met grotere nauwkeurigheid te voorspellen. Het structurele lay-outmodel zou een overzicht geven van de structurele haalbaarheid, de algemene lay-out van de vliegtuigelementen, de vereiste materiaaltechnologie en een nauwkeurigere schatting van het leeggewicht van het vliegtuig. De financiële inspanning van deze fase zou in de orde van grootte van 250k€ kunnen zijn.
Ervan uitgaande dat het concept met vlag en wimpel door de keuring zou komen, zoals we verwachten, zou een financiële en technische machine, het bedrijf, moeten worden gecreëerd, in staat om het concept tot leven te brengen, te certificeren en op de markt te brengen.
Een project als dit zou in de orde van grootte van 500 miljoen dollar zijn op een tijdschaal van ~6 jaar, ruwweg als volgt verdeeld:
• Voorlopig ontwerp tot PDR – 1.2 jaar – 70 mln
• Gedetailleerd ontwerp tot CDR -1.5 jaar – 90m$
• 1 prototype gebouwd – 8m$ – 3 vereist
• Ontwikkeling (engineering & vliegtest) – 2 jaar – 180m$
• Certificering (engineering & vliegtest) en marketing – 1.2 jaar – 110m$
Deze cijfers zijn van toepassing op een ervaren en goed georganiseerde fabrikant, dwz een fabrikant met eerdere ervaring in het ontwerpen, bouwen, certificeren en op de markt brengen van een complex vliegtuig. Startups als Boom, Tesla, Blue Origin en SpaceX zijn echter het levende bewijs dat grote visies geen enkel doel moeilijk genoeg maken dat niet kan worden bereikt.
