Các công ty startup đang tìm cách để máy bay điện làm sạch hơn hoạt động di chuyển bằng đường hàng không, vốn chiếm khoảng 3% lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính. Vấn đề là hiện tại máy bay điện chỉ có thể chở khoảng một chục hành khách trong khoảng 50 km mà thôi. Yếu tố cản trở là pin, cụ thể là lượng năng lượng có thể lưu trữ trong một thể tích nhỏ. Pin ngày nay trên những chiếc máy bay nhẹ nhất cũng chỉ đi xa ngang bằng với một chiếc xe đạp điện. Sự thật là pin càng ngày càng hiệu quả khi lưu trữ được nhiều năng lượng hơn vào các thể tích nhỏ hơn trong khoảng 30 năm vừa qua và việc tiếp tục cải tiến có thể giúp máy bay điện trở thành một lựa chọn ngày càng khả thi hơn. Nhưng những gì hiện có vẫn chưa đủ, và nói tới nói lui, tương lai của máy bay điện phụ thuộc vào sự tiến bộ của công nghệ pin.
Triển vọng của chuyến bay điện là điều vô cùng hấp dẫn. Hàng không thải ra ngày càng nhiều lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính toàn cầu và máy bay bay bằng pin có thể giúp tăng tốc độ khử cacbon trong một lĩnh vực đang thu hút sự chú ý lớn hơn bao giờ hết. Lượng carbon giảm được là đáng kể. Một chiếc máy bay chạy bằng pin được sạc bằng năng lượng tái tạo tạo ra ít khí thải hơn gần 90% so với những chiếc máy bay bay bằng xăng. (Lượng khí thải còn lại phần lớn là từ việc sản xuất pin, nhiều khả năng sẽ cần được thay thế mỗi năm cho hầu hết các máy bay.)
Pin cũng là một cách sử dụng điện hiệu quả. Trong một máy bay điện, khoảng 70% năng lượng được sử dụng để sạc pin sẽ cung cấp năng lượng cho máy bay. Có một chút hao tổn trong pin và trong động cơ, nhưng sự hiệu quả này cao hơn kha khá so với các lựa chọn bay khác. Ví dụ, với hydro và nhiên liệu tổng hợp, hiệu suất có thể thấp từ 20 đến 30%. Với tiềm năng như thế, một số công ty khởi nghiệp đang hy vọng tạo ra những chiếc máy bay điện nhỏ để bay những chuyến tương đối ngắn trước khi thập kỷ này kết thúc.
Heart Aerospace, một công ty khởi nghiệp của Thụy Điển, nằm trong số các công ty đang cố gắng tận dụng tiềm năng về pin để thương mại hóa máy bay điện. Theo Giám đốc điều hành Anders Forslund, chiếc máy bay 19 chỗ của họ sẽ bắt đầu bay thử vào năm 2024 và có thể bay thương mại vào năm 2026. “Mục tiêu của chúng tôi là tạo ra cách di chuyển hợp lý nhất, nhanh nhất, xanh nhất để đi khắp thế giới,” Forslund nói. Công ty có kế hoạch bắt đầu ở các thị trường ngách — như bay qua các vịnh hẹp (fjords) ở Scandinavia. Những tuyến đường này không phù hợp với di chuyển trên mặt đất, và ở một số quốc gia, như Na Uy, chuyện này có thể được chính phủ trợ cấp. Forslund nói rằng những chuyến đi này mới chỉ là bước khởi đầu và mục tiêu là mở rộng đường bay trong khu vực trên toàn cầu. Công ty tuyên bố, ngay cả với công nghệ pin hiện tại, máy bay của họ có thể bay khoảng 400 km, tương đương với khoảng cách giữa New York và Boston hoặc Paris và London. Tuy nhiên, yêu cầu về pin để bay ngay cả những chuyến đi ngắn này là khá lớn. Máy bay 19 chỗ của Heart sẽ chở khoảng 3,5 tấn pin trên khoang, với tổng công suất tương đương từ 8 đến 10 xe điện. Còn Wright Electric, một công ty khởi nghiệp của Mỹ, thì nhắm đến những chiếc máy bay lớn hơn nữa. Công ty có kế hoạch lắp pin cho máy bay 100 chỗ ngồi cho các tuyến đường ngắn, dự kiến bay vào năm 2026.
Một số người trong ngành hoài nghi rằng những chiếc máy bay điện như vậy khó có thể thành công nếu không có những cải tiến lớn về pin. Phạm vi hoạt động của máy bay điện sẽ bị hạn chế rất nhiều với công nghệ lưu trữ năng lượng hiện có. Sử dụng ước tính về mật độ pin hiện tại và giới hạn trọng lượng máy bay, các nhà phân tích ước tính rằng máy bay 19 chỗ ngồi sẽ có hành trình tối đa khoảng 260 km, ít hơn đáng kể so với tuyên bố của Heart Aerospace là 400 km. Tuy nhiên, Forslund lập luận rằng các ước tính của các nhà quan sát bên ngoài không đưa ra bức tranh chân thực về công nghệ của công ty mình, vì họ không nắm rõ thông tin chi tiết về bộ pin và thiết kế máy bay của công ty. (Công ty này có kế hoạch thiết kế máy bay riêng thay vì lắp pin lên một chiếc máy bay hiện có.)
Các yêu cầu dự trữ [năng lượng] có thể hạn chế tầm hoạt động thực sự của máy bay điện. Một máy bay cần thêm năng lượng để bay vòng vòng trên sân bay trong 30 phút trong trường hợp không thể hạ cánh ngay lập tức và nó cũng phải có khả năng bay đến một sân bay khác cách đó 100 km trong trường hợp khẩn cấp. Khi tính đến tất cả những điều đó, phạm vi bay của máy bay 19 chỗ là từ 250 km xuống còn khoảng 50 km. Đối với một chiếc máy bay lớn hơn như máy bay 100 chỗ ngồi mà Wright đang chế tạo, thì khoảng cách đó chưa đầy 10 km.
Cuối cùng, tương lai của máy bay điện phụ thuộc vào tương lai của những cải tiến về pin. Về cơ bản, pin sẽ cần tăng gấp đôi mật độ năng lượng để có thể thực hiện các chuyến bay ngắn mà các công ty khởi nghiệp đang hướng tới. Ngay cả với tiến bộ về pin như vậy, máy bay điện chỉ có thể cắt giảm ít hơn 1% lượng khí thải từ ngành hàng không vào năm 2050.
Triển vọng của chuyến bay điện là điều vô cùng hấp dẫn. Hàng không thải ra ngày càng nhiều lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính toàn cầu và máy bay bay bằng pin có thể giúp tăng tốc độ khử cacbon trong một lĩnh vực đang thu hút sự chú ý lớn hơn bao giờ hết. Lượng carbon giảm được là đáng kể. Một chiếc máy bay chạy bằng pin được sạc bằng năng lượng tái tạo tạo ra ít khí thải hơn gần 90% so với những chiếc máy bay bay bằng xăng. (Lượng khí thải còn lại phần lớn là từ việc sản xuất pin, nhiều khả năng sẽ cần được thay thế mỗi năm cho hầu hết các máy bay.)
Pin cũng là một cách sử dụng điện hiệu quả. Trong một máy bay điện, khoảng 70% năng lượng được sử dụng để sạc pin sẽ cung cấp năng lượng cho máy bay. Có một chút hao tổn trong pin và trong động cơ, nhưng sự hiệu quả này cao hơn kha khá so với các lựa chọn bay khác. Ví dụ, với hydro và nhiên liệu tổng hợp, hiệu suất có thể thấp từ 20 đến 30%. Với tiềm năng như thế, một số công ty khởi nghiệp đang hy vọng tạo ra những chiếc máy bay điện nhỏ để bay những chuyến tương đối ngắn trước khi thập kỷ này kết thúc.
Heart Aerospace, một công ty khởi nghiệp của Thụy Điển, nằm trong số các công ty đang cố gắng tận dụng tiềm năng về pin để thương mại hóa máy bay điện. Theo Giám đốc điều hành Anders Forslund, chiếc máy bay 19 chỗ của họ sẽ bắt đầu bay thử vào năm 2024 và có thể bay thương mại vào năm 2026. “Mục tiêu của chúng tôi là tạo ra cách di chuyển hợp lý nhất, nhanh nhất, xanh nhất để đi khắp thế giới,” Forslund nói. Công ty có kế hoạch bắt đầu ở các thị trường ngách — như bay qua các vịnh hẹp (fjords) ở Scandinavia. Những tuyến đường này không phù hợp với di chuyển trên mặt đất, và ở một số quốc gia, như Na Uy, chuyện này có thể được chính phủ trợ cấp. Forslund nói rằng những chuyến đi này mới chỉ là bước khởi đầu và mục tiêu là mở rộng đường bay trong khu vực trên toàn cầu. Công ty tuyên bố, ngay cả với công nghệ pin hiện tại, máy bay của họ có thể bay khoảng 400 km, tương đương với khoảng cách giữa New York và Boston hoặc Paris và London. Tuy nhiên, yêu cầu về pin để bay ngay cả những chuyến đi ngắn này là khá lớn. Máy bay 19 chỗ của Heart sẽ chở khoảng 3,5 tấn pin trên khoang, với tổng công suất tương đương từ 8 đến 10 xe điện. Còn Wright Electric, một công ty khởi nghiệp của Mỹ, thì nhắm đến những chiếc máy bay lớn hơn nữa. Công ty có kế hoạch lắp pin cho máy bay 100 chỗ ngồi cho các tuyến đường ngắn, dự kiến bay vào năm 2026.
Một số người trong ngành hoài nghi rằng những chiếc máy bay điện như vậy khó có thể thành công nếu không có những cải tiến lớn về pin. Phạm vi hoạt động của máy bay điện sẽ bị hạn chế rất nhiều với công nghệ lưu trữ năng lượng hiện có. Sử dụng ước tính về mật độ pin hiện tại và giới hạn trọng lượng máy bay, các nhà phân tích ước tính rằng máy bay 19 chỗ ngồi sẽ có hành trình tối đa khoảng 260 km, ít hơn đáng kể so với tuyên bố của Heart Aerospace là 400 km. Tuy nhiên, Forslund lập luận rằng các ước tính của các nhà quan sát bên ngoài không đưa ra bức tranh chân thực về công nghệ của công ty mình, vì họ không nắm rõ thông tin chi tiết về bộ pin và thiết kế máy bay của công ty. (Công ty này có kế hoạch thiết kế máy bay riêng thay vì lắp pin lên một chiếc máy bay hiện có.)
Các yêu cầu dự trữ [năng lượng] có thể hạn chế tầm hoạt động thực sự của máy bay điện. Một máy bay cần thêm năng lượng để bay vòng vòng trên sân bay trong 30 phút trong trường hợp không thể hạ cánh ngay lập tức và nó cũng phải có khả năng bay đến một sân bay khác cách đó 100 km trong trường hợp khẩn cấp. Khi tính đến tất cả những điều đó, phạm vi bay của máy bay 19 chỗ là từ 250 km xuống còn khoảng 50 km. Đối với một chiếc máy bay lớn hơn như máy bay 100 chỗ ngồi mà Wright đang chế tạo, thì khoảng cách đó chưa đầy 10 km.
Cuối cùng, tương lai của máy bay điện phụ thuộc vào tương lai của những cải tiến về pin. Về cơ bản, pin sẽ cần tăng gấp đôi mật độ năng lượng để có thể thực hiện các chuyến bay ngắn mà các công ty khởi nghiệp đang hướng tới. Ngay cả với tiến bộ về pin như vậy, máy bay điện chỉ có thể cắt giảm ít hơn 1% lượng khí thải từ ngành hàng không vào năm 2050.
