Die Elektrifizierung der Luftfahrt ist ein entscheidender Schritt zur Dekarbonisierung unserer Welt. In der ersten Hälfte unserer Diskussion führte uns Anders Forslund, CEO von Heart Aerospace, durch die Schritte zu einem funktionierenden Elektromotor mit integrierten Batterien und einem optimierten Propeller, ein wichtiger Schritt auf dem Weg zum Bau eines 19-sitzigen, 400 Kilometer langen, regionales Passagierflugzeug. Bei den pragmatischen Entscheidungen, die er und sein Team getroffen haben und weiterhin treffen, geht es vor allem darum, die behördliche Genehmigung für schnelles Fliegen zu erhalten, damit in der zweiten Hälfte dieses Jahrzehnts elektrische Passagierflugzeuge Menschen befördern können.
Das Gespräch wurde mit einer Diskussion über alternative Kraftstoffe fortgesetzt. Breakthrough Ventures finanziert sowohl Heart Aerospace als auch ZeroAvia, ein Startup für Wasserstoffantriebe, das einen anderen Weg verfolgt, um emissionsarm in die Luft zu kommen.
Es gibt viele konkurrierende Technologien, und so sollte es laut Forslund sein. Es ist ein Zeichen von Stärke. Er zitiert Gandalf aus Herr der Ringe – „Seien Sie nicht zu eifrig, den Tod im Gericht auszuteilen. Selbst die sehr Weisen können nicht alle Enden sehen“ – und stimmt dem Gefühl zu. Er und ich sind uns zwar einig, dass Batterieelektrik für Kurz- und Mittelstreckenflüge völlig tauglich ist und alle Inkontinentflüge mit Ausnahme der riesigen Breite Russlands abdeckt, aber das bedeutet nicht, dass wir unbedingt Recht haben.
Und es löst nicht das Problem des Langstreckenflugs, ein wirklich schwieriges Problem mit der dreifachen Erwärmung wie nur das CO2, das während des Fluges durch die zusätzlichen Herausforderungen von Kondensstreifen und Stickoxiden emittiert wird.
Forslund sieht in der Luft- und Raumfahrt-Community zwei Hauptstränge. A) Tun Sie, was Raumfahrzeuge tun und verwenden Sie kryogenen Wasserstoff. B) Tun Sie, was Elektroautos tun.
Wir haben uns eine Minute Zeit genommen, um über Elon Musks Vorschlag für eine suborbitale Passagierlösung auch für Langstrecken nachzudenken, etwas, das ich einmal berechnet habe, würde bei regulären Flügen etwa 60% des CO2 pro Passagier ausmachen. Die vollständige Lösung der Langstreckenluftfahrt wird 40 Jahre dauern, aber der Anfang muss auf der Kurzstrecke sein, wo Heart Aerospace heute arbeitet. Inkrementalismus wird uns mit einer oder mehreren Technologien dorthin bringen.
Forslund führt den Höhenrekord für Flugzeuge an, die von einem solarelektrischen Flugzeug gehalten werden, da batterieelektrische Flugzeuge nicht auf Sauerstoff angewiesen sind, um sich mit Treibstoff zu verbinden, als einen seiner Gründe, warum er batterieelektrische Flugzeuge für die bessere Wahl hält. Wir gehen nicht auf die Energiedichte von Batterien ein, aber ich habe mich oft genug mit dem Thema beschäftigt, um zu wissen, dass sich praktisch alle Neinsager über Batterien für den Transport schnell als falsch erwiesen haben. Der erste Artikel rief einen Kommentar eines pseudonymen Gastes hervor, der auf einen Europa-Analysten hinwies, der Wasserstoff unterstützt, in dem der Analyst eklatante Fehler macht, um zu “beweisen”, dass batterieelektrisch nicht funktioniert, etwas, über das ich wahrscheinlich bald schreiben werde.
Aber Forslund weist darauf hin, dass Flugzeuge an der Grenze unserer organisatorischen Fähigkeiten und Raketen am Limit sind. Sein Vater hatte inzwischen Bücher mit Leuten, die im Orbit leben, aber das ist nicht passiert. Die Luft- und Raumfahrt ist etwas, mit dem Länder zu kämpfen haben.
Er bezieht sich auf die Kelly Johnson-Ära, das Weltraumrennen und die SR71 als eine Zeit radikaler Experimente und leitender Ingenieure mit erheblicher Autorität. Heute haben wir uns dagegen auf eine Struktur geeinigt und eine Lieferkette für die Luft- und Raumfahrt etabliert. Aus seiner Sicht schaffen wir keine neuen Chefingenieure wie Johnson, und wenn Sie eine neue Technologie wollen, die 2040 fertig ist, müssen Sie jemanden in den Dreißigern haben, der sie bis zum Ende durchzieht.
Das Gespräch dreht sich um die Schaffung neuer Nettotechnologien und deren Risikominderung. Forslund hat viel Zeit in der virtuellen Welt verbracht und in Simulationsumgebungen und von Anbietern bereitgestellten Tools gearbeitet, angefangen bei der Mathematik bis hin zu verschiedenen Simulationen. Er verbrachte einen Großteil seiner Promotion im Bereich Product Lifecycle Management im Bereich der digitalen Zwillinge. Bei jedem Schritt des Weges werden Fehler eingeführt.
Er zitiert Oberkampfs Aufsatz von 2011 über Quantifizierung der Unsicherheit in der wissenschaftlichen Modellierung als etwas Schlüssel zu dem, womit er umzugehen versucht, und zitiert auch Tuftes Analyse der Shuttle-Katastrophe von 2003, wo Powerpoint eine Schlüsselrolle bei den Ausfällen spielte. Sie informieren über die Gründe, warum Heart Aerospace viel Zeit damit verbringt, reale, physische Dinge zu bauen.
Das Problem ist in vielen Fällen mehr Kommunikation als Engineering. Die tatsächliche Realität ist immersiver als die virtuelle Realität, und die physische Realität ist für mehr Menschen kommunikativer als die virtuelle.
Und so weiter zu der 35-Millionen-Dollar-Finanzierung der Serie A, die Heart Aerospace kürzlich abgeschlossen hat. Die Seed-Finanzierung hat es zum funktionierenden elektrischen Antriebsstrang gebracht, aber weitere physische Meilensteine stehen bevor. 35 Millionen Dollar reichen natürlich nicht aus, um kommerzielle Flugzeuge in die Luft zu bekommen. Das Benchmarking und die Bottom-up-Schätzung von Forslund kommen auf rund 500 Millionen US-Dollar, um eine frühe Produktionsphase und die ersten Flugzeuge in die Luft zu bringen, aber Heart Aerospace wird in den nächsten Jahren seine Ziele erreichen müssen, um dieses Niveau von zu erreichen Finanzierung.
Zu diesem Zweck gibt es zwei wichtige physische Prototypen, auf die die aktuelle Finanzierung abzielt. Das erste ist ein ferngesteuertes Flugzeug im Maßstab 1:5, etwas, was er zugibt, wird ein Problem für den Fokus sein. Jedes Mal, wenn jemand eine Drohne oder ein RC-Flugzeug mit ins Büro nimmt, werden alle zu Kindern. Dies löst eine Diskussion über die Frage des angemessenen Maßstabs für Flugzeugprototypen aus, da meine Bewertungen des 29-kW-Prototyps für die luftgestützte Winderzeugung von Google Makani deutlich machten, dass er zu klein war, um die Physik für ihren nächsten 600-kW-Schritt zu verringern. Nach dem Standard der Viertelskala nach Volumen, von dem der RC ES19 weit entfernt ist, könnte dies ein Problem gewesen sein.
Aber Forslund und sein Team müssen nichts über die Lufttüchtigkeit eines Überflurbusses beweisen, der im Grunde ein kleiner Dash 7 mit Elektromotor ist. Dies ist eine völlig normale Flugzeugzelle, und jeder weiß, dass sie gut fliegt, vorausgesetzt, Sie haben die Flügel an der richtigen Stelle und dergleichen. Dies ist ein risikofreier Raum. Die Dinge, die eine Risikominderung erfordern, scheinen dumm zu sein, wie zum Beispiel, wie man eine Flügelklappe über die Gondel legt, etwas, das dreidimensionales Denken und Visualisieren erfordert.
Der Fokus des Unternehmens liegt im Aufbau eines sicherheitskritisches System, die für eine Milliarde Betriebsstunden ausgelegt ist, um ein Leben zu verlieren, und viele Risiken bleiben bestehen. Heart Aerospace hat eine kleine und schnell wachsendes Team mit vielen offenen Stellen um diese Risiken zu verringern. Es entwickelt sich zu einem Systemintegrator, der versucht, ein möglichst standardisiertes Flugzeug mit Komponenten und Technologien zu bauen, die sich bei ähnlichen Flugzeugen mit Legacy-Antriebssträngen bewährt haben.
Sie haben mit der Arbeit an einem Eisen-Kupfer-Vogel begonnen, einer vollständigen physischen Flugzeugzelle, die am Boden bleibt, aber die Integration und das Testen aller mechanischen und elektronischen Systeme ermöglicht. Ein wesentlicher Vorteil der Elektromotoren besteht darin, dass sie die Gondeln und Motoren tatsächlich im Flugzeug montieren und ohne Propeller und Fertigungslast an Ort und Stelle betreiben können. Bei Flugzeugen mit herkömmlichem Treibstoff müssen sich die Triebwerke aufgrund der Lärm- und Luftqualitätsprobleme in einem separaten Raum befinden, aber Elektromotoren haben keines der Probleme. Das Team von Heart wird unbesorgt neben dem Vogel stehen können, während die Motoren mit 2 MW laufen.
Auch hier sind die Probleme, die sie lösen, vergleichsweise fußläufig. Sind die Drahtbündel lang genug? Wird beim Öffnen und Schließen etwas gequetscht? Aber am Ende des Prozesses werden sie in der Lage sein, kristallklar in ihrer Kommunikation mit dem Anbieter zu sein, der alle Komponenten wie Licht, Avionik und Enteisung bereitstellt. Letzteres wurde früher von Zapfluftsystemen erledigt, aber glücklicherweise wurde in den letzten Jahren auf elektrische Enteisungssysteme umgestellt, damit sie etwas integrieren können, das auch für dieses Problem funktioniert. Sie haben Anfragen nach Informationen (RFI) an globale Hersteller geworfen, und es ist ein Vergnügen, sie zu öffnen und herauszufinden, welche coolen Dinge es bereits gibt.
Das Unternehmen ist schon ziemlich weit fortgeschritten und hofft, nächstes Jahr den Eisen-Kupfer-Vogel in der Arbeit zeigen zu können und zur Architektur-vollständig zu kommen. An diesem Punkt werden sie in der Lage sein, Angebotsanfragen mit scharfen Spezifikationen an die Hersteller zu richten und Herstellervertreter durch den Vogel gehen zu lassen, um Unklarheiten zu klären. Wahrscheinlich das erste funktionierende System, ihre “Hallo Welt” werden externe Blinklichter sein.
Sie schaffen einen physischen Zwilling, nicht nur einen digitalen Zwilling. Das bedeutet nicht, dass sie keine digitalen Zwillinge machen und sie nicht für wertvoll halten, wofür sie gut sind, aber sie verstehen die Grenzen und Fehlermöglichkeiten, sich zu sehr auf sie zu verlassen, etwas, das ich mit einem von ihnen untersucht habe meine Firmen im Baubereich.
Während das Gespräch ausgezeichnet war, ging unsere gemeinsame Zeit unweigerlich zu Ende. Wie immer beim Abschluss eines CleanTech-Talks habe ich Forslund gebeten, zu überlegen, was er dazu sagen würde CleanTechnicas globales Publikum. Seine Antwort war nachdenklich und inspirierend.
„Die Welt wurde von Leuten gebaut, die nicht viel klüger sind als Sie. Wir hatten Fridays for Future, weil sich die Menschen gegenüber dem Klimawandel machtlos fühlten. Irgendwann muss man sich selbst anschauen und erkennen, dass „Hey, ich habe einen Werkzeugkasten und Fähigkeiten, um etwas dagegen tun zu können.“ Ich habe das große Glück, in dem Teil der Welt geboren zu sein, den ich habe, eine kostenlose Ausbildung zu erhalten, die Stipendien zu bekommen und an einem Ort in meinem Leben zu sein, an dem ich alles riskieren kann. Sie werden nie das Gefühl haben, das nächste Ding zu bauen, aber Sie müssen anfangen. Es ist ein langer Marathon und du wirst nebenbei lernen.“
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