點燃空中的綠色革命,電動飛機是航空業的未來嗎?
點燃空中的綠色革命,電動飛機是航空業的未來嗎?

2008年因為油價高漲,讓「電力能源」成為大眾的焦點,無論是電動車、油電混合車、電動滑板車,都在環保意識的抬頭下,逐漸成為能源驅動的新選擇,現階段已經可以看到許多實際的應用。

除了路上跑的交通工具,天上飛的飛機同樣相當耗油,以電力驅動的飛機除了有環保上的好處,對乘客來說票價也會降低、噪音也會減小,目前已經有許多業者投入研發,不過目前仍有許多困難需要克服,電動飛機會成為航空業的未來嗎?

當電動客機,從理想變成現實

2010年7月,使用太陽能驅動的陽光動力1號(Solar Impulse 1),完成了長達26小時,不間斷的晝夜循環飛行,其中有將近9小時是夜間飛行,打破了太陽能飛機不能晝夜飛行的歷史紀錄;接著在2015年3月,陽光動力2號(Solar Impulse 2)從阿拉伯聯合大公國的阿布達比起飛,開始環繞地球一圈的航程,過程克服了停機維修、惡劣天氣的挑戰,在2016年7月26日飛抵阿布達比,完成環球一周創舉,從那時候開始,電動客機的構想,從理想變成現實。

Solar Impulse
陽光動力1號(Solar Impulse 1),完成了長達26小時,不間斷的晝夜循環飛行,打破了太陽能飛機不能晝夜飛行的歷史紀錄。

根據歐盟委員會(European Commission)數據,目前飛機排放溫室氣體,約占全球溫室氣體4%,且目前還在持續成長中,歐盟委員會的目標是希望到了 2050 年,飛機每公里二氧化碳排放量減少 60%、氮氧化物污染減少 90%、噪音減少 75%,而電力飛機就是其中的關鍵。

像是挪威國營航空公司 Avinor 最近就喊出了一個相當有野心的目標,希望在2040 年前,讓國內所有短程航線都改用電動飛機執飛,Avinor 執行長 Dag Falk-Petersen談到:「所有飛行時間在 1.5 小時內的航班,都可改由全電動飛機飛行,不再讓航空旅行造成氣候問題。」 Avinor 航空目前正在測試一架19 人座的小型電動飛機,順利的話,希望能在2025年推出載客服務。

Aircraft
電動飛機除了對環境的好處,另外也能使機票票價降低、機艙內的引擎噪音也會明顯地變小。
圖/ shutterstock

從理想性來看,電動飛機可以達成許多對環境的好處,不過回到乘客的現實面來說,其實也有許多實質上的好處,首先電動飛機能使機票票價降低、機艙內的引擎噪音也會明顯地變小,且使用電力引擎跟傳統的內燃機相比,飛機能夠在空氣阻力較小的高海拔地區保持性能穩定,白話來說,飛機引擎不需要傳統引擎強大的動力,就能夠產生同樣的飛行速度。

空巴、西門子、勞斯萊斯攜手,打造混合動力飛機

為了朝降低航空產業污染的目標邁進,不少航太公司、新創都積極投入研發,像是空中巴士(Airbus)與西門子(Siemens)研發電力引擎多年,2017年勞斯萊斯加入合作,三家公司共同開發了一款叫「E-Fan X」的混合動力電動飛機,預計在 2025 年投入商用。

E-Fan X
混合動力飛機「E-Fan X」,預計可以在2020年執行首飛。

機體採由一架BAe 146改裝,空中巴士負責整體整合混合動力電動推進系統,以及電池的控制架構、勞斯萊斯負責研發渦輪引擎、發電機和電力電子設備、西門子則負責配電系統,他們將其中一個噴射引擎改成 2MW 功率輸出的電動風扇,並由機身內的燃氣渦輪發電機和電池供電,可以讓發電機永遠在最有效率的狀態下運轉,不需要隨著飛機油門加減速,來達到減少碳排量的目的,這款混合動力飛機「E-Fan X」,預計可以在2020年執行首飛。

波音投資新創掀航空革命

西雅圖新創 Zunum Aero在2017年10月,拿到了波音(Boeing)與藍捷(Jet Blue)旗下科技創投的投資,目標要開發出專攻區域航線的小型混合動力電動客機,透過短程機隊逐漸電力化,改善區域航空的遊戲規則。

Zunum主要依靠電力驅動、油料輔助的混合動力設計,機體將採用碳複合材料、輕型電動引擎,預計可乘坐12名乘客,最高巡航速度可達每小時340英里,混合動力單次飛行範圍為700英里(未來預計可達1,000英里),最快在2022年開始交機,Zunum Aero執行長Ashish Kuma談到:「我們的營運成本會比傳統客機降低60%~90%。」飛機每小時只需要花費260美元營運成本、每個座位飛行一哩的成本約為8分美元,這個數字是一般商業客機每小時十分之一的營運成本,最重要的是噪音、碳排都比傳統飛機減少80%。

zunum
Zunum主要依靠電力驅動、油料輔助的混合動力設計,機體將採用碳複合材料、輕型電動引擎,預計可乘坐12名乘客,最高巡航速度可達每小時340英里。
圖/ zunum

除了能源方面的革新,機體設計完全符合現有的機場規格,因此不需額外建置特殊充電、加油設備,駕駛艙的配置、設計上都跟一般飛機差不多,方便駕駛快速上手。Zunum可以根據需求改變動力來源,隨著電池科技進步,未來機上油箱尺寸可望再縮小,能源設備可以根據需求隨時改裝,不必將整台飛機除役替換,終極目標是要發展全電力驅動客機。

20年內短程航線電力化

英國廉價航空EasyJet(易捷航空),也跟美國新創公司Wright Electric合作,研發預計可以飛行540公里的電力客機,這個距離將可覆蓋20%的易捷航線,希望十年內能讓電力客機執飛倫敦到巴黎、阿姆斯特丹這類短程航線。

EasyJet
英國廉價航空EasyJet(易捷航空)跟美國新創公司Wright Electric合作,研發預計可以飛行540公里的電力客機。
圖/ shutterstock

Wright Electric 成立於2016年,曾獲得加速器Y Combinator投資,團隊成員有航太工程師、動力專家,還有來自NASA、波音不同背景的員工。目標是要在20年內,讓所有的短程商業客機都能以電力飛行,目前正在打造兩人座的模型機,下一步是擴大到十人座,最後是可以乘坐120人的單走道商用短程客機,易捷航空執行長Carolyn McCall當時談到:「這是第一次,航空產業可以想像不依賴石油燃料,以及擔心及其有害的二氧化碳和氮氧化物排放。」

如何快速充電?電動飛機的挑戰

電力飛機的願景雖好,但現階段仍有許多困難等待突破,以美國航太工程師伯特·魯坦(Burt-Rutan)所設計的混合動力飛機Long-EZ來說,可以以202.6英里/小時的速度飛行,並搭載一名乘客,如果跟一般常見的波音787客機相比,飛行速度可達585英里/小時,且能載客超過242人。

不論在飛行速度、載客數量來看,目前能力都遠遠低於傳統客機,從目前上述正在投入開發的例子來看,都還是以「混合動力」為主,預計到了2030年,混合動力技術才有可能實際運用在商業客機上,也就是說要達到「純電動商業客機」的理想,仍舊還有很長的路要走。

另外電池也是一大關鍵,目前的電池還不能提供電動飛機所需要的功率重量推動比,舉例來說,一般飛機燃料產生的能量,比相同質量的電池所產生的能量多了43倍,航空業者認為,電池能量密度每年可提高5到8%,能源儲存技術將逐漸提升,且隨著飛機性能的精進,未來的飛機也許不需要像現在這麼大的動力,就能順利飛行。

Aircraft
電池也是電動飛機發展的一大關鍵,舉例來說,一般飛機燃料產生的能量,比相同質量的電池所產生的能量多了43倍。
圖/ shutterstock

此外如何快速充電提升飛機的周轉時間也是挑戰,飛機只有飛在空中才是賺錢的,航空公司都會希望盡量減短飛機在地面上停留的時間,飛機一落地後,必須快速補充電力,讓飛機迅速載客起飛,如同像在許多電動機車的解決方案,最快速的方式就是「交換電池」,不過電池比燃氣輪機具維護成本更高,且充了1500次電後,電池就必須更換,這些都是必須克服的問題。

未來幾十年,陸地交通將會充滿電動車,甚至是無人車,大大改變汽車交通的樣貌,商用客機近年雖然隨著機材的創新、引擎的升級,已經可以大大減少燃油消耗,不過空中交通能真正純電力化,恐怕還需要等待一段時間。

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提供在地服務、鏈結全球網絡!KPMG台灣創新科技大賽,助新創躍登國際舞台!
提供在地服務、鏈結全球網絡!KPMG台灣創新科技大賽,助新創躍登國際舞台!

從2021年至今,每年11月在葡萄牙里斯本舉辦的Web Summit大會期間,都會有一場扣人心弦的「KPMG Global Tech Innovator」(以下稱KPMG GTI)全球總決賽。包括KPMG台灣、瑞典、巴西等各個國家的會員所,會在國內先經過激烈競選、推派出一組代表隊後,接著再由KPMG全額贊助,前往里斯本,一同展開一場新創間的「國際擂台賽」,「這是目前全球規模最大的新創賽事。」KPMG安侯建業創新與新創服務團隊主持會計師黃海寧強調。

KPMG GTI 規模最大新創賽事、創業風向球

她進一步解釋,由KPMG Global Private Enterprise創新創業服務網絡平台舉辦的KPMG GTI,一方面是為了提供各國新創產業在地服務,同時也是透過KPMG的國際網絡,為新創鏈結全世界。

如今,隨著賽事即將邁入第四屆,KPMG GTI幾乎已成為全球新創的風向球,每年進入決賽的隊伍,都是站在趨勢上創業。例如2021年有17個國家的KPMG會員與會,裡頭的主題包括AI和機器學習、金融科技與金融服務應用、零售和電商等,而台灣選出的代表隊,是投入AI、致力找出數據價值的InfuseAI;2022年增加至22個國家與會員所參賽,隨著ESG浪潮興起,在前三名中,包括能源跟潔淨科技、電商與零售的應用和健康科技等主題,台灣則由開發次世代眼動追蹤模組的見臻科技入選;2023年再度擴增至23個國家、隊伍與會,永續、AI和機器學習、金融科技一樣是熱門議題,黃海寧觀察,歐洲與中東國家的隊伍對「永續」議題著力甚深,尤其聚焦在像氫能等新潔淨能源解決方案的提供與應用,而耕耘永續、減碳的台灣代表活優科技,同樣不落人後,專注在植物肉油脂的研發。

特別的是,在KPMG GTI全球總決賽中,所有參賽隊伍需要在一周前抵達里斯本,準備事前採訪、與創業導師的三次一對一對談。所有採訪、短片錄製都採最高規格,由知名科技節目《Beyond Innovation》的主播兼製作人 Michael Bancroft進行訪談,Michael Bancroft也會在決賽的pitch時刻,擔任主持。來自全球知名創投機構、加速器和科技巨擘的評審,則會在團隊結束三分鐘的簡報後,針對選題、商業模式、短中長期發展規劃等環節,提出簡潔但直指核心的問題,「這是一場體現『創業無國界』精神的賽事,尤其團隊都是以『革命性的高科技』為題,不只要解決台灣一小撮人的問題,而是整個地球的問題,每一個建議都會非常受用。」黃海寧說。

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圖/ KPMG

賽事結束後,由於KPMG擁有完整的創新創業服務網絡平台和資料庫,所有參賽隊伍的資料,都會被收錄到KPMG的平台和資料庫中,方便全球投資人尋找標的,等於團隊不需要到不同國家、台灣駐各國的辦事處一一叩門,「只要透過KPMG的平台,直接在全球23個國家,都能找到對的資源。因為每個國家背後,就是一個KPMG的新創服務團隊在支援他們。」

從第一屆至第三屆,台灣的新創代表在KPMG GTI全球決賽中都收穫滿滿。那麼,究竟要如何才能脫穎而出,成為「KPMG GTI台灣創新科技大賽」的冠軍,代表台灣出賽?

選拔台灣代表 著重前瞻性、創業的人文素養

黃海寧解釋,賽事鎖定創立2至5年的早期科技新創,團隊首先必須經過書面初審,接著在決選的pitch中,展現自己的主題、技術、產品與商業模式,最終由9位評審團共同做出決定,「我們挑選代表隊的考量點,並非是已經募到很多資金、開始有許多訂單、高營收的閃亮明星。評審反而更希望看到具前瞻性、充滿信心的團隊。」

由於評審團中,KPMG僅占2個名額,另外7位是創投、加速器的代表,因此也能推薦各自輔導的團隊前來參賽,目的是期望藉由多元的評審團組成,擴大參賽團隊範圍,找出遍布台灣的優秀隊伍。

即便新創最終沒有成為代表台灣出征的團隊,但只要是進入前10名的隊伍,評審團便會設計各式各樣的課程、資源,協助新創在未來一年中快速成長。近來,黃海寧就觀察到,許多在0到1階段團隊的主要投資人,其實是台灣的中小企業主,但由於投資人和團隊間缺乏理解、互信,對新創的未來走向、產品發展等問題的看法可能天差地遠,導致新創無法挺過死亡幽谷,最終不幸夭折。因此,包括信任關係、基礎會計財報知識、法律知識、股權結構等,都是KPMG會提供新創團隊的重要課程內容。

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圖/ KPMG

另外,過去KPMG的媒合區域較著重在北區,且多為幾間固定的大企業;今年,KPMG預計增加中小企業與新創間的媒合,會再將媒合範圍擴大至南部,建立與億載會、磐石會等團體的合作關係。

目前,第四屆的KPMG GTI台灣創新科技大賽已經開跑,對於有心參與KPMG GTI競賽、成為台灣代表隊的新創,黃海寧透露,她經常在國外的創業團隊身上,看到對技術和產品的自信、對夢想的擘畫、對技術的擁抱,以及愛護地球的態度。她建議團隊參賽前,可以向不同面向的專家虛心求教,讓專家將技術、產品、商業模式協助修整到對的樣態,再端上舞台,「產品、技術固然重要,但建立與利害關係人的互信、培養『創業的人文素養』,也會是新創能否走得長久的關鍵。」

第四屆的KPMG GTI台灣創新科技大賽,瞭解更多:
https://kpmg.com/tw/en/home/insights/2024/03/global-tech-innovator.html

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