绿色起飞 - 电动飞机行业内部

为什么美联航将其机上杂志减少一盎司

2018 年，联合航空公司开始用较轻的纸张印刷机上杂志，将每本杂志的重量减少 1 盎司至 6.85 盎司。 当时，美联航运营 744 架干线飞机，平均座位容量约为 210 架。 这意味着每次飞行仅减少约 13 磅——与骨瘦如柴的骑士国王查尔斯的重量大致相同。 然而，联合航空表示，这每年可节省 170,000 加仑的燃料，相当于 290,000 美元的燃料成本。

航空业的利润率是世界上任何行业中最薄的。 燃料几乎是航空公司运营成本的一半。 因此，航空公司不断寻求新的创造性方法来降低这种“不可控”的巨额费用也就不足为奇了。

输入：电动飞机。

电动飞机有望显着降低燃料成本（具体多少仍有待商榷），同时（某种程度上）从有害燃料浪费中拯救地球。 然而，如果特斯拉是一个指标，那么从化石燃料到电力的道路并不是一帆风顺的。 电池、基础设施、安全和监管问题比比皆是。

本文分析了电动飞机现在走在前列的原因、技术和障碍、市场规模和竞争格局。 我们还将猜测您何时将乘坐您的第一架电动飞机。

为什么电动飞机现在起飞？

为什么电动飞机现在能在阳光下拥有自己的时刻这个问题的主要答案是气候调节。 最近，美国和外国监管机构都在认真呼吁减少排放。 根据罗兰贝格的说法，虽然“只有”2-3% 的全球排放来自飞行，但到 2050 年，这一比例可能达到 10%，如果其他行业像一些专家预测的那样变得更清洁，甚至可以达到 24%。 联合国机构国际民用航空组织 (ICAO) 呼吁从 2020 年开始限制航空二氧化碳的净排放量（碳中和增长）。 随着电力推进的更多采用，这可能会保持在 2-5% 的相对稳定水平。

IATA 的航空旅行增长和排放预测

当然，还有经济因素。 电动飞机的商业案例基本上依赖于 3 个支柱：

1. 降低运营成本
2. 释放新的区域旅游市场
3. 满足强制性碳排放标准的能力

根据电动飞机初创公司 Ampaire 的说法，与化石燃料飞机相比，电动飞机可以降低 90% 的燃料成本，减少 50% 的维护，减少 66% 的起飞和着陆，以及 0% 的尾气排放。 这些降低的成本将有利于价值 260 亿美元的短途市场（目前约占所有航班的 30%）——在目前不经济的小型区域机场之间创造服务。

航空和旅游投资公司 DiamondStream Partners 的董事总经理迪恩·多诺万 (Dean Donovan) 看到电动飞机如何为目前不经济的地区目的地节省一天的时间，估计额外的约 8,000 个机场将能够盈利。

电动飞机有望开辟此前无利可图的区域航线

此外，由于致力于电动汽车的汽车公司的许多技术突破，新的成本更低、重量更轻和高功率的解决方案正在进入市场。

然而，尽管提到的所有因素在过去几年中都在缓慢发展，但没有什么是全新的。 根据 Wright Electric 首席执行官 Jeffrey Engler 的说法，真正使事情达到临界点的是一级供应商和支持参与者宣布他们对电动飞机的承诺。 “例如，去年，希思罗机场宣布他们将免除第一年的着陆费，用于第一架混合动力电动飞机或电动飞机。 在那之前的一年，easyJet 宣布他们正在与我们合作。 它本身只是一件，但如果你把它加起来，它就很有意义。”

实际皮肤现在在游戏中。

2019 年 4 月，柯林斯航空航天公司公布了开发电动飞行市场的计划，其中包括耗资 5000 万美元的大功率、高压设施，用于在伊利诺伊州罗克福德设计和测试“业界功率密度最高、效率最高的推进电机”。 2019 年 6 月，劳斯莱斯通过收购西门子的电动和混合动力航空航天推进业务，加快了其电气化战略。 最后，2019 年 7 月的最新公告来自 BAE Systems，该公司宣布他们将与电动机身初创公司 Wright Electric 合作开发“飞行控制和能源管理系统”。

等待点燃的巨大区域市场（市场规模分析）

电动飞机市场目前很小——2018 年估计为 9900 万美元。MarketsandMarkets 预测到 2023 年这一数字将增长到 1.22 亿美元左右，复合年增长率约为 4%。 相比之下，电动汽车市场约为1190亿美元，全球商用飞机市场为 8400亿美元。 所以土豆目前很小。 坦率地说，今天没有电动飞机投入商业运营。

再往前看，未来看起来……嗯，电动的。 瑞银预测，到 2040 年，混合动力电动航空市场将达到 1780 亿美元，从2028年开始，预计将交付第一架混合动力电动 50-70 座飞机，增长尤其强劲。 这假设大约有 16,077 次交付，平均价格约为 1100 万美元。 由于缺乏有竞争力的产品，预计市场吸引力在 2028 年之前将保持有限，但是，随着 Eviation、Ampaire 和 Wright Electric 等新的、斗志旺盛的进入者推出可行的产品，市场应该会开始腾飞。

区域市场，定义为小于 500 公里 (km) 或约 310 英里的行程，预计将引领电动和混合动力飞机的增长。 这是由于 (1) 电池容量有限和 (2) 为这些以前亏损的路线提供新的经济可行性。

西门子预测一个相对相似的时间顺序，预计超轻型飞机和军用飞机首先着陆（由于认证规则不那么严格），然后在 2022 年增加认证系统，2030 年基于混合动力飞机的定期航班，最后到 2050 年，西门子预测电力推进将成为所有飞机细分市场的“标准解决方案”。 罗兰贝格的航空航天专家小组的预测是在一个类似的半球——预测第一架 50 座以上的混合动力电动飞机将在 2032 年投入商业服务。

西门子的电力推进预测图：到 2050 年，电力推进将成为标准

让我们从利用率的角度来看市场。 Ampaire Kevin Noertker 的首席执行官估计，“主要航空公司为美国约 150 个机场提供服务。 美国商业航空公司为大约 500 个机场提供服务，但是，大约有 5,000 个市政机场可以支持商业航空。 这意味着可以提供商业服务的机场数量可能会增加 10 倍。”

另一种思考方式是查看将要退役并因此需要更换的支线飞机的预期数量。 主要原始设备制造商预测，假设市场扩张为零，大约需要更换 10,000 架 9 座飞机。 假设一架飞机的价格为 5-1000 万美元，那么市场规模为 50-1000 亿美元。 然而，包括 Noertker 在内的许多业内人士预计，“受现有航线降价的推动，尤其是在开辟以前从未真正盈利的新航线的推动下”，区域市场将出现显着扩张。 Noertker 继续指出，“最保守的团体说需要的飞机数量增加了一倍。 有些人甚至说服务市场的飞机数量增加了 10 倍。 需求增加是驱动因素。”

接下来，让我们来看看推动这个市场的个人参与者。

大型原始设备制造商涉足电气领域

波音和空中客车等大型原始设备制造商已涉足电动飞机市场。 波音与初创公司Zunum合作（更多内容见下文Shocking Startups ），以帮助自己接触该行业，空中客车公司已经尝试了 Vahana、City Airbus 和 E Fan X 等项目。

除了对 Zunum 的投资外，2017 年收购的航空和航空研究公司波音公司的 Aurora Flight Sciences 正在与优步合作开发飞行出租车网络。 2019 年 1 月，Aurora Flight Sciences 进行了其全电动自主乘用飞行器的首次试飞（如下图所示）。

然而，该测试相对较小，因为垂直起降（VTOL）飞机在着陆前仅悬停了几秒钟。 然而，像波音这样的大型原始设备制造商正在投资于自动驾驶电动“飞行出租车”的未来，为城市交通创造一种全新的交通方式（想想：摩天大楼跳跃），这是一个进步。

空中客车公司也有兴趣推出自己的飞行出租车网络。 去年，空中客车公司展示了其 Vahana VTOL 飞机。 2019 年 3 月，空客和奥迪展示了其 4 座空中出租车 CityAirbus，作为欧盟倡议城市空中交通项目的一部分，并在推特上发布了“即将首飞”。

然而，有很多不确定性——最终的经济、监管问题、安全问题、基础设施问题（已经陷入困境的空中交通管制系统如何应对 9 座飞机数量增加 10 倍？）等等。 这些未知因素使大型公开交易的原始设备制造商难以投入大量资金，因此难以为寻求阿尔法的创业、有活力的初创企业打开市场。

航空和旅行投资公司 DiamondStream Partners 的董事总经理 Dean Donovan 指出：“原始设备制造商对这个领域非常感兴趣，但他们看到了与初创企业合作以补充其现有技能的价值。 他们认识到他们现有模式的优势在许多情况下是补充而不是直接与初创公司的想法竞争。 目前还不清楚它会如何发挥作用，因此初创公司让他们以低风险的方式参与某些领域。”

那么让我们来看看这些斗志旺盛的新玩家。

令人震惊的初创企业使沉睡的行业充满活力（财务模型和竞争格局分析）

罗兰贝格估计，目前有大约 170 个电动航空概念正在进行中。 然而，Dean Donovan 表示，尽管客户需求量很大，但在获得资金的 170 笔交易中，很少有大规模融资。 多诺万指出，如果这 170 家公司中的每家都需要约 1 亿美元的资金，那么整个行业将需要 170 亿美元的资金——与其行业规模相比，这是一笔相对较大的资金。

多诺万认为，为什么在机构投资者层面难以获得这笔现金的原因是，与目前主要集中在软件领域的机会领域相比，飞机初创公司的投资概况更难接受。 软件初创公司可以很容易地获得最低限度的可行产品。 然而，航空航天初创公司的认证问题会导致巨大的前期成本。 同时，该公司的收入为零。 这意味着对风险投资公司的宣传是，你有一个非常酷的产品，政府最终可能会让你出售。 与此同时，该公司可能需要每月花费 200 万美元。

那么我们如何弥合这个资金缺口呢？ 根据过去的经验，您需要一个愿意投资宠物激情项目的亿万富翁的内心和灵魂。 一个 la Paul Graham 和 Stratolaunch（一种用于将火箭运载到太空的飞机）或更明显的一个，Elon Musk 和电动汽车和太空旅行。 如果这就是答案，那么在亿万富翁理查德钱德勒的支持下，Eviation 似乎在这一点上拥有最大的优势。 但是，让我们更深入地了解所有参与者。

Ampaire - 关注奖项：积极关注区域性

战略

总部位于洛杉矶的初创公司Ampaire 最初专注于 6 架、9 架和 19 架客机。 Ampaire 正在使用现有结构并改造解决方案——IDTechEx 报告称其为“在他们尝试运行策略之前先走一步”。 Ampaire 首席执行官 Kevin Noertker 认为“最具资本效率和时间效率的方法是从现有机身开始。”

Ampaire 最近成功测试了一架五座飞机，该飞机配备了一台改装电动机，为飞机后部的螺旋桨提供动力，而普通内燃机则驱动飞机前部的螺旋桨。 此次改装最初是一款塞斯纳 Skymaster，一次充电可行驶 200 英里，比未经改装的飞机少用 55% 的燃料，维护成本可降低 50%。 Ampaire 首席执行官 Kevin Noertker 说：“这有点像插电式混合动力汽车。 我们真的在这里乘着地面电动汽车的尾声。”

顾客

从今年晚些时候开始，夏威夷的 Mokulele 航空公司将开始在夏威夷 Kahului 和 Hana 机场之间的通勤航线上与 Ampaire 一起测试混合动力飞机。 根据 Noertker 的说法，目前的计划是到 2021 年将混合服务商业化。

除了 Mokulele，Ampaire 还收到了来自区域航空公司的 14 份意向书 (LOI)。 对 Noertker 来说，这些是他能赢得的最重要的客户。

[区域航空公司] 是了解来龙去脉的公司。 由于燃料成本，他们难以盈利。 他们现在需要飞机。 这就是我们关注的地方。

Ampaire 首席执行官 Kevin Noertker

资金

Ampaire 已经从各种风险投资公司、政府拨款以及航空业的参与者那里筹集到资金，例如发动机制造商大陆航空航天公司。

Wright Electric - 闪电式扩张到 150 座飞机

战略

Wright Electric是另一家攻击电动飞机市场的洛杉矶初创公司。 Wright 的商业计划是成为一家飞机制造商，类似于空中客车公司和波音公司，由他们设计和集成系统。 然而，首先，赖特正在乘坐一架普通的 9 座现有飞机并进行改造。 然而，与 Ampaire 不同的是，Wright 的最终目标是追求更传统的客机——150 座飞机。

顾客

2017 年，Wright Electric 和 easyJet 合作建造了一架 180 座的电动飞机，从 2027 年开始执飞长达 300 英里的航线。easyJet 是 Wright Electric 的天然合作伙伴，因为这家低成本航空公司长期以来一直致力于推广低排放飞机的创新，当然还有减少开支。 然而，制造如此规模的全电动喷气式飞机似乎确实有些牵强——而且可能至少在十年内都不会发生。

未来的easyJet飞机可以配备具有增强电池化学成分的可更换电池组。

资金

2017 年，Wright Electric 在硅谷的 Y Combinator 演示日上首次提出了其 150 座无燃气飞机的想法，目标是在未来 10 到 20 年内实现短途飞行。 根据 Crunchbase 的说法，该公司以 Y Combinator 作为其主要投资者共筹集了 12 万美元。

Zunum Aero - 远大的愿景，但资金不足

在华盛顿州，由波音和捷蓝航空支持的Zunum Aero正准备在 2019 年的某个时候为其混合动力飞机进行试飞，但最近承认它在筹集新一轮融资方面遇到了一些困难。 Zunum 似乎犯了一个错误，直接转向更大的混合动力飞机。 福布斯 2019 年 7 月报道称，Zunum 已经关闭了其位于华盛顿博塞尔的总部，关闭了在印第安纳波利斯和伊利诺伊州的办事处，并解雇了近 70 名员工。 《西雅图时报》报道称，Zunum “现金已用完，大部分业务已经倒闭”。 在其网站上，Zunum 目前正在为 5000 万美元的 B 系列募集投资者。Zunum 估计，将其 ZA10 推向市场需要额外的 8000 万美元（扣除客户存款和生产贷款）股权（这包括一个 150 单位/年的生产设施）。

尽管该领域的一些人认为 Zunum 通过尝试同时进行推进和机身设计的方式比他们可以咀嚼的更多，但航空和旅行投资公司 DiamondStream Partners 的董事总经理 Dean Donovan 并没有看到太大的不同就所需资本而言，“如果你需要 1 亿美元和 4 年才能飞行，或者需要 7500 万美元和 3 年才能飞行……真的有区别吗？” Zunum 团队实际上给多诺万留下了深刻的印象，并指出他们有“令人难以置信的远见”。

如果波音和 Jet Blue 支持的 Zunum 正在努力维持其资金，那么一家经济不确定、技术和监管障碍众多的初创公司如何成功？ 也许答案就在于拥有一位庞大的亿万富翁支持者——就像以色列的Eviation 一样。

Eviation - 巴黎航展的美女获得真正的订单

Eviation 在 6 月的巴黎航展上大放异彩。 该公司为其价值 400 万美元的电动飞机 Alice 获得了“两位数”的订单。 爱丽丝的尾巴和每个翼尖都装有电动机，可以以每小时约 500 英里的速度飞行 650 英里。 据报道，支线航空公司 Cape Air 是首批订购商用电动飞机的航空公司之一。

截至 2019 年 2 月（可以说，在这个快速发展的行业中，这可以说是光年之前），Eviation 是一家拥有 35 名员工的公司，拥有约 2 亿美元的资金来通过认证——这是一个相对坚实的资金储备。 大部分资金来自亿万富翁理查德钱德勒的私人投资基金克莱蒙集团。 根据美国证券交易委员会的文件，克莱蒙投资了 7600 万美元以换取可转换为 Eviation 70% 股份的票据。

电动商用飞机的采用：进入蓝天的颠簸

全电动飞机使用电池（或一些储能设备，如燃料电池）为电动机提供动力，而不是使用喷气燃料为发动机提供动力。 用于为电动机供电的现代电池类型通常是基于锂的，但是，由于充电之间的续航时间有限，它们的续航里程有限。

当前的锂离子电池只能产生约 200 英里/小时的最大速度，而当前客机的巡航速度为约 500 英里/小时。 虽然汽车行业在锂离子电池方面取得了长足进步，但汽车行业可能会满足于约 350-400 Wh/kg 的重量密度，而当前的飞机推进系统需要接近约 500 Wh/kg。 因此，从这里接过接力棒的将是航空业。 罗兰贝格在这里提出了 500 Wh/kg 电池的合理路线图。

第二种选择，也是近期最有可能起飞的一种，是混合动力模型，它结合了燃气轮机和储能系统，在飞行的某些部分驱动电动机。 毕竟，纯电动汽车早在 20 年前就出现了混合动力汽车。

Ampaire使用其 Ampaire 337 为其混合动力概念改装了 Cessnas，其中两个发动机中的一个被电动机取代。 除了技术限制之外，改装混合动力模型对电动飞机利益相关者来说是一个有吸引力的途径，因为监管可能不那么严格。

混合动力飞机

NASA是最早研究电动飞机推进 (EAP) 以减少排放和噪音污染的国家之一。 美国宇航局有一架半电动飞机，燃料电池而不是电池产生电力，预计将在 2035 年投入使用。从本质上讲，他们正在开发更轻、更高效的电力系统，预计将使 EAP 能够用于单次飞行。像波音 737 这样的过道飞机。然而，像 737 这样大的飞机可能还很遥远，因为最初的解决方案将专注于更适合服务于二级机场的支线飞机。

NASA 的大型飞机电气化飞机推进 (EAP) 计划

Ampaire 首席执行官 Kevin Noertker 指出了追逐这项技术的一个有趣挑战——当电气化推进系统的各个部分通过 FAA 批准程序时，它就会过时。 因此，他们需要不断地提前 10 步思考。 Noertker 将创新等同于 iPhone 升级周期。 “我们必须考虑定期升级，就像这些飞机的 iPhone 版本一样，无论是软件、控制系统还是电池技术，这是一个有趣的领域，你永远不会等待。 我们不是在等待技术。 我们当然会随着可用的东西而前进，但我们必须对这些变化保持弹性。 这是一个有趣的机会和挑战。”

Dean Donovan 还指出了采用电动商用飞机的一些重大障碍，“你需要解决电池充电时间、空中交通管制问题、飞行员问题和安全问题。 从安全的角度来看，每个单独的飞行实际上可能更安全，因为您可以在传统发动机中不可用的电动发动机中建立冗余，所以如果您丢失了一部分，您不会丢失整个东西......但是有更多的飞机随着 9 座飞机搭载越来越多的乘客，事故数量可能会增加。”

根据我们采访的一些高管的说法，采用的最大障碍是冷漠。 如果不让飞机管理人员相信这是一项值得投资，该行业就不会起飞。 Wright Electric 首席执行官 Jeff Engler 认为，来自高层的更高研发投资将逐步减少，以加速许多电动飞机的挑战。 “想象一下，如果 [解决电池问题] 的工程师数量增加 100 倍，我们将获得多少创新。”

那么我们什么时候点亮天空呢？

降低排放、降低成本和开拓区域市场的愿望日益增强，这些都是混合动力电动市场的驱动因素。 该市场似乎可能按时间顺序处理以下市场：(1) 2020 年左右的农作物除尘/跳岛游/跳伞/灌木丛小型飞机，(2) 2025 年左右的小型包机和货运，以及 (3) 50-70 座到 2030 年左右。

我们现在需要的只是电池技术（和基础设施）。 寻呼马斯克先生。