Elflygplan har stora klimatfördelar
Hållbar utvecklingFörnybar energiFossila bränslenForskare har gjort världens första livscykelanalys av ett mindre elflygplan och jämfört med ett fossildrivet plan. Studien visar att elplanets klimatpåverkan är betydligt lägre. En nackdel är att batterierna kräver sällsynta metaller.
Under de senaste decennierna har resor med flyg ökat kraftigt. De står för ungefär två procent av världens koldioxidutsläpp och omkring fyra procent av all klimatpåverkan årligen. Elektrifiering kan vara en väg att minska miljöproblem som orsakas av flyg.
De första elektriska flygplanen finns redan i drift i form av små plan, som används för pilotutbildning och korta flygningar i närområdet.
– I den närmaste framtiden kommer batteridrivet elflyg sannolikt mest att användas för kortare sträckor, exempelvis det man i Norge kallar för ”fjord-hopping”, alltså kortare flygresor mellan djupa fjordar, säger forskaren Rickard Arvidsson vid Chalmers tekniska högskola.
Samma flygplanstyp – stora skillnader
För att undersöka klimatpåverkan har forskarna gjort en så kallad livscykelanalys av ett elflygplan.
De undersökte ett kommersiellt tillgängligt batteridrivet elflygplan för två personer. Samma flygplan finns också i en modell som drivs av fossilt bränsle. Forskarna har därför kunnat göra en direkt jämförelse.
De undersökte hela miljöpåverkan från respektive flygplan från ”vagga till grav” – alltså från utvinning av råvaror till slutanvändning.
– Huvudresultatet från studien är att små elflygplan kan ha betydligt lägre klimatpåverkan, uppemot 60 procent mindre, liksom lägre annan typ av miljöpåverkan jämfört med motsvarande fossilbränsledrivna flygplan, säger säger Rickard Arvidsson och fortsätter:
– Det finns dock en baksida vad gäller mineralresursknapphet, som är 50 procent högre även i det mest gynnsamma scenariot, framför allt på grund av sällsynta metaller i elflygplanets batterier.
Miljöpåverkan minskar med tiden
Precis som med elbilar är elflygplanet sämre ur klimatsynpunkt när planet är helt nytt. Det beror på att tillverkningen av batteriet kräver mycket energi och resurser.
Men med tiden minskar den relativa påverkan när elflygplanet används och nyttan förverkligas i form av utsläppsfri, elektrisk framdrivning. Ju längre det elektriska planet används desto bättre blir det för miljön, enligt forskarna bakom studien.
Efter ungefär tusen flygtimmar går det elektriska planet om det fossildrivna när det gäller klimatpåverkan. Därefter är elflygplanet bättre.
– Litiumjonbatteriernas livslängd skulle däremot behöva bli ungefär dubbelt så lång för att mineralresursknappheten skulle bli ungefär lika stor för elflygplanet och det fossildrivna flygplanet. Alternativt skulle de behöva ha en dubbelt så hög energilagringskapacitet, så att bara ett av de två batteripacken behövs ombord för samma flygtid, säger forskaren Anders Nordelöf vid Chalmers.
Nya och bättre batterier behövs
Forskarna ser fortsatt batteriutvecklingen som ett viktigt steg mot minskad livscykelpåverkan från elflygplan. Redan idag – men efter att studien genomfördes – har den aktuella flygplanstillverkaren tredubblat livslängden för batterierna.
Nya batteriteknologier skulle ytterligare kunna minska både klimatpåverkan och behovet av sällsynta mineraler.
– Det sker en ständig utveckling av litiumjonbatterier som kan förbättra miljöprestandan för elflygplan och göra dem relativt sett ännu bättre än de fossilbränsledrivna. Det finns också alternativa batteriteknologier som skulle kunna utvecklas och användas i elflygplan i ett längre tidsperspektiv, som litium-svavelbatterier, men dessa är än så länge i en tidig fas av teknikutveckling, säger Rickard Arvidsson.
Mer om elplanet och studiens livscykelanalys
Elflygplanet som studerats i undersökningen är en Pipistrel Alpha Electro. Flygplanets vingspann är drygt tio meter och planet väger fullastat 550 kilo. Maximal flygtid är ungefär en timme. Batteriet är ett litiumjonbatteri av typen NMC (nickel-mangan-kobolt) på 21 kilowattimmar och motorn ger en effekt på 60 kilowatt.
I studien beaktades flera olika typer av miljöpåverkan. Fokus var global uppvärmning från utsläpp av växthusgaser som koldioxid, mineralresursknapphet från användning av sällsynta mineraler som litium i batterierna, partikelbildning från utsläpp av luftburna partiklar, försurning från sura utsläpp som kväveoxider, samt marknära ozonbildning från utsläpp av kväveoxider och kolväten.
Vetenskaplig studie:
Life cycle assessment of a two-seater all-electric aircraft, The International Journal of Life Cycle Assessment.
Kontakt:
Rickard Arvidsson, docent vid avdelningen för miljösystemanalys, institutionen för teknikens ekonomi och organisation, Chalmers tekniska högskola, rickard.arvidsson@chalmers.se
Anders Nordelöf, senior forskare vid avdelningen för miljösystemanalys, institutionen för teknikens ekonomi och organisation, Chalmers tekniska högskola, anders.nordelof@chalmers.se
