De wegen staan vol, het spoorwegnet is overbelast en zelfs het luchtruim lijkt drukbezet. Toch richt de luchtvaart zich op de realisatie van het ultieme sciencefiction-beeld: een zelfstandig vliegend vervoermiddel. Veiligheid en actieradius zijn de grootste uitdagingen in de sterk gereguleerde luchtvaartsector, die beseft dat verduurzaming onvermijdelijk is. De uitdagers liggen op de loer: kunnen zij sneller vernieuwen?
Het luchtruim biedt meer ruimte dan het aardoppervlak, waar ruimte voor wegen moet concurreren met andere vormen van ruimtegebruik. Het luchtruim heeft nog een ander voordeel: je hebt ook geen fysieke infrastructuur nodig. Er is wel een belangrijk nadeel: de zwaartekracht moet overwonnen worden, dus vliegen kost meer energie dan rijden. Aandrijving met niet-fossiele energiebronnen is een voorwaarde voor duurzaamheid. Waar de elektrische auto bij een lege accu tot stilstand komt, valt een vliegtuig uit de lucht. En waar de autonoom rijdende auto bij een dilemma zichzelf eventueel tot stilstand brengt, kan een luchtvaartuig maar beperkte tijd in de lucht zijn. Zie hier de twee belangrijkste uitdagingen: veiligheid en uithoudingsvermogen.
Luchtruim wordt steeds drukker
Deze twee uitdagingen maken de ontwikkeling van nieuwe luchtvaarttechnologie bijzonder complex. De luchtvaart is streng gereguleerd. Voor vliegtuigen gelden luchtwaardigheidseisen, onderdelen moeten gecertificeerd zijn, bedrijven moeten een vergunning voor zowel vliegen als onderhoud hebben en voor piloten geldt het principe van type rating: voor ieder vliegtuig is er een aparte bevoegdheid. Die wetgeving is de afgelopen decennia alleen maar verder aangescherpt en zal de komende tijd ook gaan gelden voor drones – onbemande vliegtuigen. Dat is relevant, omdat de gevestigde luchtvaartsector nadrukkelijk verder kijkt dan naar alleen het elektrificeren van het klassieke vliegtuig. Ook onbemand vliegen staat op de agenda. Daarmee wordt het aanzienlijk drukker in het luchtruim. De basis voor autonoom functionerende en zelflerende collision avoidance systemen wordt voor een belangrijk deel ‘op de weg’ ontwikkeld.
Elektrisch vliegen
De Amerikaanse luchtvaarttoezichthouder FAA – die in grote lijnen gevolgd wordt door kleinere toezichthouders zoals de EASA – heeft vermoedelijk jaren nodig om alle technologische ontwikkelingen in nieuwe regels te kunnen vervatten. Hoewel er nog geen regels zijn voor drones die passagiers vervoeren, zit de sector niet bepaald stil. Innovatie is om twee redenen interessant. De luchtvaart beseft dat ze met ruimtegebruik van uitdijende luchthavens, lawaai en uitstoot onder toenemende druk staat. De onderneming die als eerste met een substantiële schaalgrootte de luchtvaart kan veranderen, heeft een enorme voorsprong. Er zijn dan ook verschillende initiatieven voor innovatie in de luchtvaart: elektrisch vliegen staat volop in de belangstelling en autonoom vliegen is net zo interessant als verticaal opstijgen – dat laatste maakt een landingsbaan immers overbodig.
Vergezichten in de lucht
Deloitte beschouwt het als realistisch en haalbaar: rond 2020 moet de vliegende auto realiteit kunnen zijn. Een van de grootste uitdagingen is de regulering en de veiligheid. Aan mooie vergezichten ontbreekt het niet: “The AJet-100 Is Cleaner, Greener and Features a Stunning Glass Floor”.
Greenliner is ook de naam van een tekentafelmodel in tien weken tijd ontwikkeld door tien studenten in Aerospace Engineering van de TU Delft. Volgens de studenten is het mogelijk om in 2030 emissieloos te vliegen met een toestel dat gebruikmaakt van een combinatie van waterstof en brandstofcellen, voortgedreven door propellers rond de romp.
Maar zelfs met beide voeten op de grond is opvallend dat uiteenlopende partijen met innovaties bezig zijn: niet alleen vliegtuigfabrikanten, ook bedrijven als Google en Uber en zelfs vliegbedrijf Easyjet.
In Noorwegen worden alle korte vluchten elektrisch, zo heeft de Noorse luchthavenautoriteit Avinor bepaald. Binnen 20 jaar moeten alle vluchten die tot 1,5 uur duren volledig op duurzame stroom vliegen. Er is dus wat te winnen.
Siemens durft vijftien jaar vooruit te kijken
Frank Anton, directeur Siemens e-Aircraft, schat in dat een hybride-elektrisch vliegtuig voor 100 passagiers in 2035 beschikbaar zal zijn. Siemens werkt onder meer samen met het Duits-Franse Airbus, waarbij Siemens het elektrische deel van de aandrijving ontwikkelt. Een voorbeeld hiervan is het hybride toestel Magnus eFusion. Dat de ontwikkelingen snel gaan, blijkt uit het programma van de E-Fan, een elektrisch tweepersoons toestel. Dat programma startte Airbus in 2014, maar werd in 2017 alweer gestopt omdat het was ingehaald door nieuwe technologie van Siemens.
Ook vliegtuigbouwer Boeing is ervan overtuigd dat het elektrische vliegtuig sneller realiteit is dan we denken. Volgens CEO Dennis Muilenburg worden er in hoog tempo prototypes gebouwd. Ook Boeing gelooft in een toekomst waarin nieuwe ecosystemen van autonoom vliegende apparaten ons van A. naar B kunnen verplaatsen. Boeing heeft net als andere spelers een eigen innovatiehub opgetuigd, waaronder een venture capital tak met de naam HorizonX. Dat investeert bijvoorbeeld in bedrijven zoals Near Earth Autonomy die systemen ontwikkelen voor zelfstandige objectherkenning en -vermijding in het luchtruim. Cruciaal daarbij is kunnen bijsturen (een alternatieve route kiezen); in de lucht tot stilstand komen (als de omstandigheden dat toelaten) kost veel energie en kan er toe leiden dat je je eindbestemming niet haalt.
Urban Air Mobility
Net als Boeing zoekt ook vliegtuig- en helikopterbouwer Airbus naar alternatieven voor het klassieke vliegtuig. Zo heeft Airbus geïnvesteerd in Silicon Valley-startup A3, waar gewerkt wordt aan de Vahana, een autonoom vliegende taxi. A3 heeft zelfs al een nieuwe beeldtaal klaar voor het concept Urban Air Mobility, zodat we allemaal weten wat straks wordt bedoeld met ‘transfer from vertipad’.
Het concept van een vervoersysteem met autonome toestellen door de lucht spreekt meer bedrijven aan. Uber wil binnen enkele jaren een eigen ecosysteem gerealiseerd hebben (UberAIR) dat bestaat uit verticaal opstijgende onbemande taxi’s. Die moeten elkaar in snel tempo kunnen opvolgen (twee per minuut). Uber werkt op dit vlak samen met onder andere Boeing, dat hiervoor het bedrijf Aurora Flight Sciences heeft overgenomen. Uber werkt daarnaast samen met Bell Helicopter en met de recent door Boeing overgenomen Braziliaanse vliegtuigbouwer Embraer. Het ecosysteem van Uber reikt verder dan alleen ‘vliegen’. Het bedrijf is in overnamegesprekken verwikkeld met Bird en Lime, twee startups die actief 
zijn op het gebied van de ‘last mile’ (zoals (elektrische) huurscooters, huurfietsen en huurstepjes). Eerder dit jaar nam Uber al e-bike aanbieder Jump voor 100 miljoen dollar over.
Kitty Hawk is het bedrijf van Google-oprichter Larry Page; het heeft in voorjaar 2018 een vliegende taxi onthuld met de naam Cora die verticaal kan opstijgen. In voorjaar 2018 maakte de Ehang 216 (een Chinese drone) zijn debuut in Nederland, autonoom vliegend via het mobiele netwerk van KPN. Ehang heeft al veel testvluchten uitgevoerd met verschillende types en is bedoeld als autonome taxi.
Experimenten
De Duitse ANWB, de ADAC, gaat experimenteren met elektrische helikopters om noodartsen op de plek van een calamiteit te brengen. De tweezits Volocopter met achttien kleine rotoren zal bij gebleken succes op termijn de auto kunnen vervangen waar noodartsen nu mee worden vervoerd.
Het politiekorps in Dubai wil vanaf 2020 gaan vliegen met de Hoverbike Scorpion 3, geproduceerd door het Amerikaanse Hoversurf. Volgens Dronewatch weegt het apparaat zo’n 125 kg en kan het op een paar meter hoogte met een topsnelheid van 100 km/uur vliegen. Ook hier geldt dat de vliegduur zeer beperkt is: 10 tot 25 minuten.
Easyjet: over tien jaar elektrisch vliegen
EasyJet wil met Wright Electric aan de slag om elektrische aandrijving voor vliegtuigen te ontwikkelen. EasyJet-ceo Carolyn McCall ziet een toekomst voor ogen zonder kerosine: een volledig elektrische korteafstandsvloot moet binnen 20 jaar haalbaar zijn en het eerste commerciële vliegtuig, geschikt voor 120 passagiers en een afstand van 540 kilometer, moet over tien jaar vliegen.
De energiedichtheid en dus het gewicht van de accu (die van het tweepersoonstoestel van Wright weegt zo’n 272 kilogram) is de grootste uitdaging – niet alleen voor de burgerluchtvaart, maar voor alles wat in de lucht moet blijven.
Joris Melkert (TU Delft) stelt dat op dit moment de energiedichtheid van kerosine al snel een factor 60 groter is dan die van accu’s. Daarom zou de prijs voor de beste innovatie in de luchtvaart moeten gaan naar iemand die de zwaartekracht weet op te heffen. Energie-neutraal dan.