綠色起飛 - 電動飛機行業內部

為什麼美聯航將其機上雜誌減少一盎司

2018 年，聯合航空公司開始用較輕的紙張印刷機上雜誌，將每本雜誌的重量減少 1 盎司至 6.85 盎司。 當時，美聯航運營 744 架幹線飛機，平均座位容量約為 210 架。 這意味著每次飛行僅減少約 13 磅——與骨瘦如柴的騎士國王查爾斯的重量大致相同。 然而，聯合航空表示，這每年可節省 170,000 加侖的燃料，相當於 290,000 美元的燃料成本。

航空業的利潤率是世界上任何行業中最薄的。 燃料幾乎是航空公司運營成本的一半。 因此，航空公司不斷尋求新的創造性方法來降低這種“不可控”的巨額費用也就不足為奇了。

輸入：電動飛機。

電動飛機有望顯著降低燃料成本（具體多少仍有待商榷），同時（某種程度上）從有害燃料浪費中拯救地球。 然而，如果特斯拉是一個指標，那麼從化石燃料到電力的道路並不是一帆風順的。 電池、基礎設施、安全和監管問題比比皆是。

本文分析了電動飛機現在走在前列的原因、技術和障礙、市場規模和競爭格局。 我們還將猜測您何時將乘坐您的第一架電動飛機。

為什麼電動飛機現在起飛？

為什麼電動飛機現在能在陽光下擁有自己的時刻這個問題的主要答案是氣候調節。 最近，美國和外國監管機構都在認真呼籲減少排放。 根據羅蘭貝格的說法，雖然“只有”2-3% 的全球排放來自飛行，但到 2050 年，這一比例可能達到 10%，如果其他行業像一些專家預測的那樣變得更清潔，甚至可以達到 24%。 聯合國機構國際民用航空組織 (ICAO) 呼籲從 2020 年開始限制航空二氧化碳的淨排放量（碳中和增長）。 隨著電力推進的更多采用，這可能會保持在 2-5% 的相對穩定水平。

IATA 的航空旅行增長和排放預測

當然，還有經濟因素。 電動飛機的商業案例基本上依賴於 3 個支柱：

1. 降低運營成本
2. 釋放新的區域旅遊市場
3. 滿足強制性碳排放標準的能力

根據電動飛機初創公司 Ampaire 的說法，與化石燃料飛機相比，電動飛機可以降低 90% 的燃料成本，減少 50% 的維護費用，減少 66% 的起飛和著陸噪音，以及 0% 的尾氣排放。 這些降低的成本將有利於價值 260 億美元的短途市場（目前約佔所有航班的 30%）——在目前不經濟的小型區域機場之間創造服務。

航空和旅遊投資公司 DiamondStream Partners 的董事總經理迪恩·多諾萬 (Dean Donovan) 看到電動飛機如何為目前不經濟的地區目的地節省一天的時間，估計額外的約 8,000 個機場將能夠盈利。

電動飛機有望開闢此前無利可圖的區域航線

此外，由於致力於電動汽車的汽車公司的許多技術突破，新的成本更低、重量更輕和高功率的解決方案正在進入市場。

然而，儘管提到的所有因素在過去幾年中都在緩慢發展，但沒有什麼是全新的。 根據 Wright Electric 首席執行官 Jeffrey Engler 的說法，真正使事情達到臨界點的是一級供應商和支持參與者宣布他們對電動飛機的承諾。 “例如，去年，希思羅機場宣布他們將免除第一年的著陸費，用於第一架混合動力電動飛機或電動飛機。 在那之前的一年，easyJet 宣布他們正在與我們合作。 它本身只是一件，但如果你把它加起來，它就很有意義。”

實際皮膚現在在遊戲中。

2019 年 4 月，柯林斯航空航天公司公佈了開發電動飛行市場的計劃，其中包括耗資 5000 萬美元的大功率、高壓設施，用於在伊利諾伊州羅克福德設計和測試“業界功率密度最高、效率最高的推進電機”。 2019 年 6 月，勞斯萊斯通過收購西門子的電動和混合動力航空航天推進業務，加快了其電氣化戰略。 最後，2019 年 7 月的最新公告來自 BAE Systems，該公司宣布他們將與電動機身初創公司 Wright Electric 合作開發“飛行控制和能源管理系統”。

等待點燃的巨大區域市場（市場規模分析）

電動飛機市場目前很小——2018 年估計為 9900 萬美元。MarketsandMarkets 預測到 2023 年這一數字將增長到 1.22 億美元左右，複合年增長率約為 4%。 相比之下，電動汽車市場約為1190億美元，全球商用飛機市場為 8400億美元。 所以土豆目前很小。 坦率地說，今天沒有電動飛機投入商業運營。

再往前看，未來看起來……嗯，電動的。 瑞銀預測，到 2040 年，混合動力電動航空市場將達到 1780 億美元，從2028年開始，預計將交付第一架混合動力電動 50-70 座飛機，增長尤其強勁。 這假設大約有 16,077 次交付，平均價格約為 1100 萬美元。 由於缺乏有競爭力的產品，預計市場吸引力在 2028 年之前將保持有限，但是，隨著 Eviation、Ampaire 和 Wright Electric 等新的、鬥志旺盛的進入者推出可行的產品，市場應該會開始騰飛。

區域市場，定義為小於 500 公里 (km) 或約 310 英里的行程，預計將引領電動和混合動力飛機的增長。 這是由於 (1) 電池容量有限和 (2) 為這些以前虧損的路線提供新的經濟可行性。

西門子預測一個相對相似的時間順序，預計超輕型飛機和軍用飛機首先著陸（由於認證規則不那麼嚴格），然後在 2022 年增加認證系統，2030 年基於混合動力飛機的定期航班，最後到 2050 年，西門子預測電力推進將成為所有飛機細分市場的“標準解決方案”。 羅蘭貝格的航空航天專家小組的預測是在一個類似的半球——預測第一架 50 座以上的混合動力電動飛機將在 2032 年投入商業服務。

西門子的電力推進預測圖：到 2050 年，電力推進將成為標準

讓我們從利用率的角度來看市場。 Ampaire Kevin Noertker 的首席執行官估計，“主要航空公司為美國約 150 個機場提供服務。 美國商業航空公司為大約 500 個機場提供服務，但是，大約有 5,000 個市政機場可以支持商業航空。 這意味著可以提供商業服務的機場數量可能會增加 10 倍。”

另一種思考方式是查看將要退役並因此需要更換的支線飛機的預期數量。 主要原始設備製造商預測，假設市場擴張為零，大約需要更換 10,000 架 9 座飛機。 假設一架飛機的價格為 5-1000 萬美元，那麼市場規模為 50-1000 億美元。 然而，包括 Noertker 在內的許多業內人士預計，“受現有航線降價的推動，尤其是在開闢以前從未真正盈利的新航線的推動下”，區域市場將出現顯著擴張。 Noertker 繼續指出，“最保守的團體說需要的飛機數量增加了一倍。 有些人甚至說服務市場的飛機數量增加了 10 倍。 需求增加是驅動因素。”

接下來，讓我們來看看推動這個市場的個人參與者。

大型原始設備製造商涉足電氣領域

波音和空中客車等大型原始設備製造商已涉足電動飛機市場。 波音與初創公司Zunum合作（更多內容見下文Shocking Startups ），以幫助自己接觸該行業，空中客車公司已經嘗試了 Vahana、City Airbus 和 E Fan X 等項目。

除了對 Zunum 的投資外，2017 年收購的航空和航空研究公司波音公司的 Aurora Flight Sciences 正在與優步合作開發飛行出租車網絡。 2019 年 1 月，Aurora Flight Sciences 進行了其全電動自主乘用飛行器的首次試飛（如下圖所示）。

然而，該測試相對較小，因為垂直起降（VTOL）飛機在著陸前僅懸停了幾秒鐘。 然而，像波音這樣的大型原始設備製造商正在投資於自動駕駛電動“飛行出租車”的未來，為城市交通創造一種全新的交通方式（想想：摩天大樓跳躍），這是一個進步。

空中客車公司也有興趣推出自己的飛行出租車網絡。 去年，空中客車公司展示了其 Vahana VTOL 飛機。 2019 年 3 月，空客和奧迪展示了其 4 座空中出租車 CityAirbus，作為歐盟倡議城市空中交通項目的一部分，並在推特上發布了“即將首飛”。

然而，有很多不確定性——最終的經濟、監管問題、安全問題、基礎設施問題（已經陷入困境的空中交通管制系統如何應對 9 座飛機數量增加 10 倍？）等等。 這些未知因素使大型公開交易的原始設備製造商難以投入大量資金，因此難以為尋求阿爾法的創業、有活力的初創企業打開市場。

航空和旅行投資公司 DiamondStream Partners 的董事總經理 Dean Donovan 指出：“原始設備製造商對這個領域非常感興趣，但他們看到了與初創企業合作以補充其現有技能的價值。 他們認識到他們現有模式的優勢在許多情況下是補充而不是直接與初創公司的想法競爭。 目前還不清楚它會如何發揮作用，因此初創公司讓他們以低風險的方式參與某些領域。”

那麼讓我們來看看這些鬥志旺盛的新玩家。

令人震驚的初創企業使沉睡的行業充滿活力（財務模型和競爭格局分析）

羅蘭貝格估計，目前有大約 170 個電動航空概念正在進行中。 然而，Dean Donovan 表示，儘管客戶需求量很大，但在獲得資金的 170 筆交易中，很少有大規模融資。 多諾萬指出，如果這 170 家公司中的每家都需要約 1 億美元的資金，那麼整個行業將需要 170 億美元的資金——與其行業規模相比，這是一筆相對較大的資金。

多諾萬認為，為什麼​​在機構投資者層面難以獲得這筆現金的原因是，與目前主要集中在軟件領域的機會領域相比，飛機初創公司的投資概況更難接受。 軟件初創公司可以很容易地獲得最低限度的可行產品。 然而，航空航天初創公司的認證問題會導致巨大的前期成本。 同時，該公司的收入為零。 這意味著對風險投資公司的宣傳是，你有一個非常酷的產品，政府最終可能會讓你出售。 與此同時，該公司可能需要每月花費 200 萬美元。

那麼我們如何彌合這個資金缺口呢？ 根據過去的經驗，您需要一個願意投資寵物激情項目的億萬富翁的內心和靈魂。 一個 la Paul Graham 和 Stratolaunch（一種用於將火箭運載到太空的飛機）或更明顯的一個，Elon Musk 和電動汽車和太空旅行。 如果這就是答案，那麼在億萬富翁理查德錢德勒的支持下，Eviation 似乎在這一點上擁有最大的優勢。 但是，讓我們更深入地了解所有參與者。

Ampaire - 關注獎項：積極關注區域性

戰略

總部位於洛杉磯的初創公司Ampaire 最初專注於 6 架、9 架和 19 架客機。 Ampaire 正在使用現有結構並改造解決方案——IDTechEx 報告稱其為“在他們嘗試運行策略之前先走一步”。 Ampaire 首席執行官 Kevin Noertker 認為“最具資本效率和時間效率的方法是從現有機身開始。”

Ampaire 最近成功測試了一架五座飛機，該飛機配備了一台改裝電動機，為飛機後部的螺旋槳提供動力，而普通內燃機則驅動飛機前部的螺旋槳。 此次改裝最初是一款塞斯納 Skymaster，一次充電可行駛 200 英里，比未經改裝的飛機少用 55% 的燃料，維護成本可降低 50%。 Ampaire 首席執行官 Kevin Noertker 說：“這有點像插電式混合動力汽車。 我們真的在這裡乘著地面電動汽車的尾聲。”

顧客

從今年晚些時候開始，夏威夷的 Mokulele 航空公司將開始在夏威夷 Kahului 和 Hana 機場之間的通勤航線上與 Ampaire 一起測試混合動力飛機。 根據 Noertker 的說法，目前的計劃是到 2021 年將混合服務商業化。

除了 Mokulele，Ampaire 還收到了來自區域航空公司的 14 份意向書 (LOI)。 對 Noertker 來說，這些是他能贏得的最重要的客戶。

[區域航空公司] 是了解來龍去脈的公司。 由於燃料成本，他們難以盈利。 他們現在需要飛機。 這就是我們關注的地方。

Ampaire 首席執行官 Kevin Noertker

資金

Ampaire 已經從各種風險投資公司、政府撥款以及航空業的參與者那裡籌集到資金，例如發動機製造商大陸航空航天公司。

Wright Electric - 閃電式擴張到 150 座飛機

戰略

Wright Electric是另一家攻擊電動飛機市場的洛杉磯初創公司。 Wright 的商業計劃是成為一家飛機製造商，類似於空中客車公司和波音公司，由他們設計和集成系統。 然而，首先，賴特正在乘坐一架普通的 9 座現有飛機並進行改造。 然而，與 Ampaire 不同的是，Wright 的最終目標是追求更傳統的客機——150 座飛機。

顧客

2017 年，Wright Electric 和 easyJet 合作建造了一架 180 座的電動飛機，從 2027 年開始執飛長達 300 英里的航線。easyJet 是 Wright Electric 的天然合作夥伴，因為這家低成本航空公司長期以來一直致力於推廣低排放飛機的創新，當然還有減少開支。 然而，製造如此規模的全電動噴氣式飛機似乎確實有些牽強——而且可能至少在十年內都不會發生。

未來的easyJet飛機可以配備具有增強電池化學成分的可更換電池組。

資金

2017 年，Wright Electric 在矽谷的 Y Combinator 演示日上首次提出了其 150 座無燃氣飛機的想法，目標是在未來 10 到 20 年內實現短途飛行。 根據 Crunchbase 的說法，該公司以 Y Combinator 作為其主要投資者共籌集了 12 萬美元。

Zunum Aero - 遠大的願景，但資金不足

在華盛頓州，由波音和捷藍航空支持的Zunum Aero正準備在 2019 年的某個時候為其混合動力飛機進行試飛，但最近承認它在籌集新一輪融資方面遇到了一些困難。 Zunum 似乎犯了一個錯誤，直接轉向更大的混合動力飛機。 福布斯 2019 年 7 月報導稱，Zunum 已經關閉了其位於華盛頓博塞爾的總部，關閉了在印第安納波利斯和伊利諾伊州的辦事處，並解雇了近 70 名員工。 《西雅圖時報》報導稱，Zunum “現金已用完，大部分業務已經倒閉”。 在其網站上，Zunum 目前正在為 5000 萬美元的 B 系列募集投資者。Zunum 估計，將其 ZA10 推向市場需要額外的 8000 萬美元（扣除客戶存款和生產貸款）股權（這包括一個 150 單位/年的生產設施）。

儘管該領域的一些人認為 Zunum 通過嘗試同時進行推進和機身設計的方式比他們可以咀嚼的更多，但航空和旅行投資公司 DiamondStream Partners 的董事總經理 Dean Donovan 並沒有看到太大的不同就所需資本而言，“如果你需要 1 億美元和 4 年才能飛行，或者需要 7500 萬美元和 3 年才能飛行……真的有區別嗎？” Zunum 團隊實際上給多諾萬留下了深刻的印象，並指出他們有“令人難以置信的遠見”。

如果波音和 Jet Blue 支持的 Zunum 正在努力維持其資金，那麼一家經濟不確定、技術和監管障礙眾多的初創公司如何成功？ 也許答案就在於擁有一位龐大的億萬富翁支持者——就像以色列的Eviation 一樣。

Eviation - 巴黎航展的美女獲得真正的訂單

Eviation 在 6 月的巴黎航展上大放異彩。 該公司為其價值 400 萬美元的電動飛機 Alice 獲得了“兩位數”的訂單。 愛麗絲的尾巴和每個翼尖都裝有電動機，可以以每小時約 500 英里的速度飛行 650 英里。 據報導，支線航空公司 Cape Air 是首批訂購商用電動飛機的航空公司之一。

截至 2019 年 2 月（可以說，在這個快速發展的行業中，這可以說是光年之前），Eviation 是一家擁有 35 名員工的公司，擁有約 2 億美元的資金來通過認證——這是一個相對堅實的資金儲備。 大部分資金來自億萬富翁理查德錢德勒的私人投資基金克萊蒙集團。 根據美國證券交易委員會的文件，克萊蒙投資了 7600 萬美元以換取可轉換為 Eviation 70% 股份的票據。

電動商用飛機的採用：進入藍天的顛簸

全電動飛機使用電池（或一些儲能設備，如燃料電池）為電動機提供動力，而不是使用噴氣燃料為發動機提供動力。 用於為電動機供電的現代電池類型通常是基於鋰的，但是，由於充電之間的續航時間有限，它們的續航里程有限。

當前的鋰離子電池只能產生約 200 英里/小時的最大速度，而當前客機的巡航速度為約 500 英里/小時。 雖然汽車行業在鋰離子電池方面取得了長足進步，但汽車行業可能會滿足於約 350-400 Wh/kg 的重量密度，而當前的飛機推進系統需要接近約 500 Wh/kg。 因此，從這裡接過接力棒的將是航空業。 羅蘭貝格在這裡提出了 500 Wh/kg 電池的合理路線圖。

第二種選擇，也是近期最有可能起飛的一種，是混合動力模型，它結合了燃氣輪機和儲能係統，在飛行的某些部分驅動電動機。 畢竟，純電動汽車早在 20 年前就出現了混合動力汽車。

Ampaire使用其 Ampaire 337 為其混合動力概念改裝了 Cessnas，其中兩個發動機中的一個被電動機取代。 除了技術限制之外，改裝混合動力模型對電動飛機利益相關者來說是一個有吸引力的途徑，因為監管可能不那麼嚴格。

混合動力飛機

NASA是最早研究電動飛機推進 (EAP) 以減少排放和噪音污染的國家之一。 美國宇航局有一架半電動飛機，燃料電池而不是電池產生電力，預計將在 2035 年投入使用。從本質上講，他們正在開發更輕、更高效的電力系統，預計將使 EAP 能夠用於單次飛行。像波音 737 這樣的過道飛機。然而，像 737 這樣大的飛機可能還很遙遠，因為最初的解決方案將專注於更適合服務於二級機場的支線飛機。

NASA 的大型飛機電氣化飛機推進 (EAP) 計劃

Ampaire 首席執行官 Kevin Noertker 指出了追逐這項技術的一個有趣挑戰——當電氣化推進系統的各個部分通過 FAA 批准程序時，它就會過時。 因此，他們需要不斷地提前 10 步思考。 Noertker 將創新等同於 iPhone 升級週期。 “我們必須考慮定期升級，就像這些飛機的 iPhone 版本一樣，無論是軟件、控制系統還是電池技術，這是一個有趣的領域，你永遠不會等待。 我們不是在等待技術。 我們當然會隨著可用的東西而前進，但我們必須對這些變化保持彈性。 這是一個有趣的機會和挑戰。”

Dean Donovan 還指出了採用電動商用飛機的一些重大障礙，“你需要解決電池充電時間、空中交通管制問題、飛行員問題和安全問題。 從安全的角度來看，每個單獨的飛行實際上可能更安全，因為您可以在傳統發動機中不可用的電動發動機中建立冗餘，所以如果您丟失了一部分，您不會丟失整個東西......但是有更多的飛機隨著 9 座飛機搭載越來越多的乘客，事故數量可能會增加。”

根據我們採訪的一些高管的說法，採用的最大障礙是冷漠。 如果不讓飛機管理人員相信這是一項值得投資，該行業就不會起飛。 Wright Electric 首席執行官 Jeff Engler 認為，來自高層的更高研發投資將逐步減少，以加速許多電動飛機的挑戰。 “想像一下，如果 [解決電池問題] 的工程師數量增加 100 倍，我們將獲得多少創新。”

那麼我們什麼時候點亮天空呢？

降低排放、降低成本和開拓區域市場的願望日益增強，這些都是混合動力電動市場的驅動因素。 該市場似乎可能按時間順序處理以下市場：(1) 2020 年左右的農作物除塵/跳島遊/跳傘/灌木叢小型飛機，(2) 2025 年左右的小型包機和貨運，以及 (3) 50-70 座到 2030 年左右。

我們現在需要的只是電池技術（和基礎設施）。 尋呼馬斯克先生。