點燃空中的綠色革命，電動飛機是航空業的未來嗎？

2008年因為油價高漲，讓「電力能源」成為大眾的焦點，無論是電動車、油電混合車、電動滑板車，都在環保意識的抬頭下，逐漸成為能源驅動的新選擇，現階段已經可以看到許多實際的應用。

除了路上跑的交通工具，天上飛的飛機同樣相當耗油，以電力驅動的飛機除了有環保上的好處，對乘客來說票價也會降低、噪音也會減小，目前已經有許多業者投入研發，不過目前仍有許多困難需要克服，電動飛機會成為航空業的未來嗎？

當電動客機，從理想變成現實

2010年7月，使用太陽能驅動的陽光動力1號（Solar Impulse 1），完成了長達26小時，不間斷的晝夜循環飛行，其中有將近9小時是夜間飛行，打破了太陽能飛機不能晝夜飛行的歷史紀錄；接著在2015年3月，陽光動力2號（Solar Impulse 2）從阿拉伯聯合大公國的阿布達比起飛，開始環繞地球一圈的航程，過程克服了停機維修、惡劣天氣的挑戰，在2016年7月26日飛抵阿布達比，完成環球一周創舉，從那時候開始，電動客機的構想，從理想變成現實。

根據歐盟委員會（European Commission）數據，目前飛機排放溫室氣體，約佔全球溫室氣體4%，且目前還在持續成長中，歐盟委員會的目標是希望到了 2050 年，飛機每公里二氧化碳排放量減少 60%、氮氧化物污染減少 90%、噪音減少 75%，而電力飛機就是其中的關鍵。

像是挪威國營航空公司 Avinor 最近就喊出了一個相當有野心的目標，希望在2040 年前，讓國內所有短程航線都改用電動飛機執飛，Avinor 執行長 Dag Falk-Petersen談到：「所有飛行時間在 1.5 小時內的航班，都可改由全電動飛機飛行，不再讓航空旅行造成氣候問題。」 Avinor 航空目前正在測試一架19 人座的小型電動飛機，順利的話，希望能在2025年推出載客服務。

從理想性來看，電動飛機可以達成許多對環境的好處，不過回到乘客的現實面來說，其實也有許多實質上的好處，首先電動飛機能使機票票價降低、機艙內的引擎噪音也會明顯地變小，且使用電力引擎跟傳統的內燃機相比，飛機能夠在空氣阻力較小的高海拔地區保持性能穩定，白話來說，飛機引擎不需要傳統引擎強大的動力，就能夠產生同樣的飛行速度。

空巴、西門子、勞斯萊斯攜手，打造混合動力飛機

為了朝降低航空產業污染的目標邁進，不少航太公司、新創都積極投入研發，像是空中巴士（Airbus）與西門子（Siemens）研發電力引擎多年，2017年勞斯萊斯加入合作，三家公司共同開發了一款叫「E-Fan X」的混合動力電動飛機，預計在 2025 年投入商用。

機體采由一架BAe 146改裝，空中巴士負責整體整合混合動力電動推進系統，以及電池的控制架構、勞斯萊斯負責研發渦輪引擎、發電機和電力電子設備、西門子則負責配電系統，他們將其中一個噴射引擎改成 2MW 功率輸出的電動風扇，並由機身內的燃氣渦輪發電機和電池供電，可以讓發電機永遠在最有效率的狀態下運轉，不需要隨著飛機油門加減速，來達到減少碳排量的目的，這款混合動力飛機「E-Fan X」，預計可以在2020年執行首飛。

波音投資新創掀航空革命

西雅圖新創 Zunum Aero在2017年10月，拿到了波音（Boeing）與藍捷（Jet Blue）旗下科技創投的投資，目標要開發出專攻區域航線的小型混合動力電動客機，透過短程機隊逐漸電力化，改善區域航空的遊戲規則。

Zunum主要依靠電力驅動、油料輔助的混合動力設計，機體將採用碳複合材料、輕型電動引擎，預計可乘坐12名乘客，最高巡航速度可達每小時340英里，混合動力單次飛行範圍為700英里（未來預計可達1,000英里），最快在2022年開始交機，Zunum Aero執行長Ashish Kuma談到：「我們的營運成本會比傳統客機降低60%~90%。」飛機每小時只需要花費260美元營運成本、每個座位飛行一里的成本約為8分美元，這個數字是一般商業客機每小時十分之一的營運成本，最重要的是噪音、碳排都比傳統飛機減少80%。

除了能源方面的革新，機體設計完全符合現有的機場規格，因此不需額外建置特殊充電、加油設備，駕駛艙的配置、設計上都跟一般飛機差不多，方便駕駛快速上手。Zunum可以根據需求改變動力來源，隨著電池科技進步，未來機上油箱尺寸可望再縮小，能源設備可以根據需求隨時改裝，不必將整台飛機除役替換，終極目標是要發展全電力驅動客機。

20年內短程航線電力化

英國廉價航空EasyJet（易捷航空），也跟美國新創公司Wright Electric合作，研發預計可以飛行540公里的電力客機，這個距離將可覆蓋20%的易捷航線，希望十年內能讓電力客機執飛倫敦到巴黎、阿姆斯特丹這類短程航線。

Wright Electric 成立於2016年，曾獲得加速器Y Combinator投資，團隊成員有航太工程師、動力專家，還有來自NASA、波音不同背景的員工。目標是要在20年內，讓所有的短程商業客機都能以電力飛行，目前正在打造兩人座的模型機，下一步是擴大到十人座，最後是可以乘坐120人的單走道商用短程客機，易捷航空執行長Carolyn McCall當時談到：「這是第一次，航空產業可以想像不依賴石油燃料，以及擔心及其有害的二氧化碳和氮氧化物排放。」

如何快速充電？電動飛機的挑戰

電力飛機的願景雖好，但現階段仍有許多困難等待突破，以美國航太工程師伯特·魯坦（Burt-Rutan）所設計的混合動力飛機Long-EZ來說，可以以202.6英里/小時的速度飛行，並搭載一名乘客，如果跟一般常見的波音787客機相比，飛行速度可達585英里/小時，且能載客超過242人。

不論在飛行速度、載客數量來看，目前能力都遠遠低於傳統客機，從目前上述正在投入開發的例子來看，都還是以「混合動力」為主，預計到了2030年，混合動力技術才有可能實際運用在商業客機上，也就是說要達到「純電動商業客機」的理想，仍舊還有很長的路要走。

另外電池也是一大關鍵，目前的電池還不能提供電動飛機所需要的功率重量推動比，舉例來說，一般飛機燃料產生的能量，比相同質量的電池所產生的能量多了43倍，航空業者認為，電池能量密度每年可提高5到8%，能源儲存技術將逐漸提升，且隨著飛機性能的精進，未來的飛機也許不需要像現在這麼大的動力，就能順利飛行。

此外如何快速充電提升飛機的周轉時間也是挑戰，飛機只有飛在空中才是賺錢的，航空公司都會希望盡量減短飛機在地面上停留的時間，飛機一落地後，必須快速補充電力，讓飛機迅速載客起飛，如同像在許多電動機車的解決方案，最快速的方式就是「交換電池」，不過電池比燃氣輪機具維護成本更高，且充了1500次電後，電池就必須更換，這些都是必須克服的問題。

未來幾十年，陸地交通將會充滿電動車，甚至是無人車，大大改變汽車交通的樣貌，商用客機近年雖然隨著機材的創新、引擎的升級，已經可以大大減少燃油消耗，不過空中交通能真正純電力化，恐怕還需要等待一段時間。

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