今天小編分享的互聯網經驗:寧德時代,要造電動飛機了,歡迎閲讀。
文 | 呂雅寧
編輯 | 蘇建勳
當電動汽車已全面融入日常生活,電動飛機還會遠嗎?
寧德時代這次又出手了,正加速進入航空領網域。
根據愛企查信息顯示,7 月 19 日,商飛時代(上海)航空有限公司成立,注冊資本為 6 億元,由寧德時代、中國商用飛機有限責任公司(下稱中國商飛)、上海交大企業發展集團有限公司共同持股。
新公司的經營範圍包含:民用航空器零部件設計和生產、民用航空器(發動機、螺旋槳)生產、航空運營支持服務、電池銷售等。
這是寧德時代 " 下海造船 " 後的又一次跨界嘗試。2022 年 11 月,寧德時代注冊成立了全資子公司寧德時代電船科技有限公司(CAEV),正式入局電動船舶。
如今切入航空領網域," 寧王 " 的野心已全面拓展至海陸空。但無論 " 上天 " 還是 " 下海 ",電驅動系統依然是一切問題的核心,寧德時代則對其電池技術充滿底氣。
在今年 4 月的上海車展上,寧德時代發布了一款全新超高能量密度電池——凝聚态電池,其單體能量密度高達 500Wh/kg,并表示這款電池正在進行民用電動載人飛機項目的合作開發。
" 新能源電池的應用範圍很廣闊,包括天上飛的、水裏遊的、地上跑的和不跑的(儲能)都将電動化,市場空間很大,優質產能一定是稀缺的。" 寧德時代董事長曾毓群在今年 3 月的公司業績説明會上表示。
此次與寧德時代建立合作的中國商飛,也是電動航空的老玩家。2019 年,商飛研制的新能源驗證機 " 靈雀 H" 試飛成功,飛機采用氫燃料和電為主的混合動力技術。寧德時代與中國商飛強強聯手,有望讓電動航空時代更近一步。
"交通電動化的上半場是汽車,下半場則是航空電動化。" 一位投資人向 36 碳表示。
不過電動航空之路,并沒有想象中那麼簡單。
電動航空時代,對電池要求更高了
電動航空不是新概念。随着電動汽車的普及,搭乘電動飛機成為下一步目标。
和電動汽車類似,電池能量密度是依然是電動航空領網域的核心因素,将直接影響飛機的續航時間。
但當前市面上量產的電池能量密度,還不能滿足長時間飛行的需求。
已有不少研究表明,在相同續航下,純電動飛機的電池容量将顯著高于路面純電動汽車。飛機作為最復雜的交通工具之一,電動化的難題更随之升維。
" 地面交通主要是 2D 的運動,所有的活動都發生在一個平面上,對汽車本身的重量要求相對寬松。而飛機則是把 2D 轉換為 3D,更需要克服重力的影響,因此飛機載重是影響飛行安全的重要因素,這對電池重量提出更高要求。" 長期關注電動航空領網域的華控基金向 36 碳表示。
目前市面上的電池能量密度在 200Wh/kg 左右,而技術框架下的能量密度極限,也僅為 300Wh/kg 左右。如果要真正實現電動航空的商業化,這遠遠不夠。
今年 4 月,寧德時代發布的凝聚态電池,其能量密度可達到 500Wh/kg,并宣稱公司預計在今年内具備量產能力,這為其布局電動航空領網域創造技術條件。
寧德時代首席科學家吳凱表示,目前市場上可用的電池,根本無法儲存足夠的能量,以抵消給任何飛機增加的重量,但凝聚态電池的能量密度或将攻克這一難題。
今年 4 月,寧德時代發布凝聚态電池。圖源:寧德時代
安全性更是電動航空的一大難題。
很多人都熟知,坐飛機時嚴禁托運锂電池,這和锂電池本身的安全性能有所關聯,當行李發生颠簸或碰撞時,可能導致锂電池短路、發熱甚至起火。
因此,當電池技術在電動航空領網域大規模應用時,電池安全性更成為一大核心要素。
電動飛機在復雜的高空環境中還将直面温度、惡劣天氣等影響,若出現電池故障,後果則不堪設想。
對于安全問題,寧德時代顯然也做足準備。根據官方介紹,凝聚态電池使用了高動力仿生凝聚态電解質、高比能正極,新型負極和電池隔膜。
真锂研究創始人、總裁墨柯向 36 碳表示,電解液直接影響電池的循環壽命和安全性。傳統锂離子電池采用液态電解液,一旦泄漏或将導致大範圍短路,甚至電池燃燒、爆炸。寧德時代凝聚态電池的電解液呈現半固态化的膠質狀态,其安全穩定性比普通電解液更強。
雖然電動航空與電動汽車的邏輯相似,但不能簡單對标。既要滿足電池更輕的重量,又要滿足更高的能量密度,以及對電池安全性能的更高要求,這些 " 既要又要 " 的嚴格标準給電動航空的進程不斷增加難度。
如今,大中型飛機的用電量需求仍在不斷提升,其中不僅包含飛機控制系統、加熱 / 防冰系統,以及更多兼顧舒适性和實用性機上設備,都從各個方面提升了飛機的用電需求。
墨柯談到,電池廠家入局電動航空領網域一般遵循從易到難的邏輯,寧德時代有可能先從輔助動力裝置出發,再向驅動動力裝置拓展。
2022 年 9 月 27 日,全球首架全電動客機 Alice 試飛成功,由以色列飛機制造商 Eviation 制造。圖源:視覺中國
" 電動空中的士 ",離我們還有多遠?
" 飛天 " 這件事,人類的夢想從未停止過。
特斯拉 CEO 馬斯克也将目光投向天空,他曾表示電動飛機是自己未來關注的方向,特斯拉将有可能在 5 年内推出電動飛機。
但就目前而言,全球的電動飛機技術應用均處于起步階段。
有觀點認為,電動飛機的一大問題在于續航,聚焦中短途飛行場景的eVTOL,有望成為電動航空領網域最先實現商業運行的航空器,在未來城市交通領網域占得一席之地。
eVTOL 全稱是 Electric Vertical Takeoff and Landing,即電動垂直起降飛行器,可以通俗理解為電動化且不需要跑道就可垂直起降的飛機,主要面向低空領網域。eVTOL 不僅綠色環保,還可利用低空領網域緩解城市交通堵塞問題。
在這種技術條件下," 打飛的通勤 " 或将有朝一日成為新的出行選擇。
2016 年,全球共享出行巨頭 Uber 提出 "Uber Elevate" 城市空中出租車計劃,一時間引發 eVTOL 的全球關注熱潮。近兩年随着技術不斷成熟,eVTOL 已成為全球資本追逐的一大新風口。
華控基金向 36 碳表示,目前市面上的電動飛行器,可以根據體積、重量大小大致抽成三類:
第一類是小型化無人機,例如大疆、工業無人機等產品,現在已經得到普及;
第二階段是構型在一至三噸的飛行器,如今海内外已經有專注于此賽道的初創企業,海外公司例如 Volocopter、Joby、Archer 等,國内也有沃飛長空、峰飛航空等新玩家不斷湧現;
第三類是大家更為熟知的,以民航飛機為例的幾十噸以上的大型飛機,當前仍處于起步階段。如果要全面走向電動航空時代,即達到民航領網域的全面應用,至少要到 2040 年之後。
吉利集團旗下的沃飛長空,聚焦 eVTOL 飛行器研發。圖源:沃飛長空
在适用場景方面,機場接駁、旅遊觀光、城際交通等短途場景将成為 eVTOL 最先占領的市場。相比傳統直升機或通航固定翼飛機,它們很容易受到起降場地、噪音、使用維護成本等限制,不利于其大眾化普及,而 eVTOL 的出現則有可能改變這一局面。
從乘坐體驗感來看,電動飛機沒有燃油發動機,會比傳統飛機安靜很多。在 100 米至 200 米的高空,eVTOL 的音量約為 40 分貝左右,這也使其更适合在城市地區應用。
在 eVTOL 的發展早期階段,由于很多城市的商業樓宇都具備直升機停機坪,二者可以實現通用,短期内可以滿足電動航空的使用需求。
伴随電動航空的進一步發展,未來市場對于充電設備數量、起降場地密度及大小等方面的需求會進一步擴大。同時,與之匹配的管理政策也需要補足。
"作為最先可能被商業化的 eVTOL,當前依舊沒有一個明确的管理歸屬部門。由于涉及民航空網域管理與低空交通管理,究竟是歸民航局,還是歸交通局管轄,目前還暫無定論,這也是未來需要填補的政策空白。" 華控基金的一位投資人談到。
據國際能源署(IEA)數據,每年航空業產生的碳排放約占全球碳排放總量的 3%,約為 10 億噸二氧化碳當量。國際航空運輸協會已提出航空業在 2050 年實現淨零排放的目标,讓航空業碳減排在全球範圍内引起廣泛關注。
在航空碳減排領網域,除純電動飛機之外,業内讨論較多的還有混合動力電池、氫燃料電池、可持續航空燃料等,不同技術路線在產能、技術、原料供給和成本等方面也都存在各自特點以及待解的難題。
雖然航空業的碳減排方案已經全面開花,但若要走向一個全面電動化、清潔化的航空時代,還有很長的一段路要走。