Menepis Anggapan Keterbatasan Pesawat Terbang Listrik

Perusahaan perintis Elysian sedang mengembangkan pesawat konsep E9X. Menggunakan propulsi listrik terdistribusi bertenaga baterai dengan turbogenerator sebagai cadangan, hal ini untuk melawan anggapan pesawat listrik hanya bisa berukuran kecil dan memiliki jangkauan terbang jarak pendek.

Elysian, sebuahstartupasal Belanda, menantang anggapan bahwa pesawat bertenaga baterai harus berukuran kecil dan berjarak pendek karena perusahaan ini sedang mengembangkan pesawat listrik berkapasitas 90 kursi dan mampu menjangkau jarak 804,7 kilometer.

Konsep yang dikembangkan oleh Elysian melanggar prinsip desain tradisional. Perusahaan rintisan yang berbasis di Delft ini menyatakan telah menemukan ruang desain baru agar pesawat listrik besar terlihat layak dengan teknologi baterai.

Dengan konsep yang ditawarkan, Elysian percaya bahwa ada kemungkinan pesawat bertenaga baterai dibuat dengan ukuran lebih besar dan dapat mendekarbonisasi sebagian besar sektor penerbangan. Apa yang dilakukan menabrak pandangan keterbatasan kepadatan energi baterai, yang biasanya hanya untuk pesawat kecil dengan dua orang penumpang atau lebih dengan jangkauan pendek.

"Jika Anda ingin memberi dampak signifikan pada sektor ini secara keseluruhan, maka Anda perlu melakukan elektrifikasi pada penerbangan hingga jarak 1.000 kilometer. Artinya, kita berbicara tentang seperlima emisi penerbangan dan sekitar setengah dari seluruh penerbangan penumpang," kata Direktur Desain dan Teknik Elysian, Reynard de Vries, kepadaAviation Week.

Dengan desain yang tepat, pesawat bertenaga baterai dapat terbang lebih jauh dari perkiraan sebagian besar penelitian dan juga dapat membawa lebih banyak penumpang. Bagi de Vries, hal ini bukanlah ilmu pengetahuan yang gila, berteknologi baru atau material yang rumit atau semacamnya.

"Daripada pesawat turboprop, kami mempertimbangkan jet berbadan sempit generasi pertama sebagai titik referensi," kata Co-CEO dan Chief Technology Officer Elysian, Rob Wolleswinkel. "Meskipun jet-jet tersebut tidak hemat bahan bakar, mereka dirancang untuk jarak jauh dan membawa massa energi yang tinggi. Hal ini menjadi inspirasi bagi desain pesawat listrik kami," imbuh dia.

Pada konferensi SciTech Institut Aeronautika dan Astronautika Amerika Serikat di Orlando pada 10 Januari, Elysian mempresentasikan prinsip desain dan desain parametriknya untuk pesawat baterai-listrik yang layak untuk menampung 40-120 penumpang dengan jangkauan jelajahnya hingga 1,000 kilometer.

"Angka-angka ini berarti bahwa jika Anda juga dapat menurunkan biaya, jika Anda dapat membawa cukup banyak orang ke dalam pesawat, maka mungkin dari sudut pandang biaya, masuk akal untuk tidak beroperasi pada segmen mobilitas baru dan pasar baru, namun bersaing dengan pesawat saat ini," kata de Vries.

Konsep pesawat tersebut bermula dari Wolleswinkel, seorang konsultan manajemen yang memulai perubahan karier menjadi pilot pelatih profesional namun diganggu oleh pandemi Covid-19. "Karena saya tidak bisa melanjutkan pelatihan penerbangan, saya punya banyak waktu untuk belajar. Saat itulah saya menghapus buku-buku lama saya dan mulai mempelajari gagasan penerbangan berkelanjutan," tutur dia.

Pada 2021, Wolleswinkel mempresentasikan idenya kepada mendiang Jaap Rosen Jacobson, investor lama di bidang kedirgantaraan dan pendiri serta CEO Panta Holdings, pemilik Fokker Services. Rosen Jacobson membentuk tim proyek untuk mengembangkan persyaratan tingkat atas dan kasus bisnis untuk pesawat tersebut.

Pada November 2021, tim mendekati Delft Technical University (TU Delft) untuk mengembangkan desain konseptual. "Bisa dibilang, pada awalnya mereka skeptis. Mereka bilang itu tidak bisa dilakukan. Semua akademisi sepakat bahwa hal ini tidak mungkin dilakukan, karena semua argumen lama yang pernah saya lihat," kata Wolleswinkel.

Namun setelah diskusi intens, TU Delft mengakui bahwa ide tersebut tampak menjanjikan dan setuju untuk mengambil desain konseptual. Tugas tersebut dipimpin oleh de Vries, yang saat itu merupakan peneliti pascadoktoral, bersama Wolleswinkel dan profesor dari TU Delft, Maurice Hoogreef dan Roelof Vos.

Setelah enam bulan, tim mempresentasikan desain konseptual untuk pesawat bertenaga baterai 90 penumpang. Pada Januari 2023, Panta meluncurkan fase berikutnya, mendirikan Elysian dan menyediakan pendanaan awal untuk memasuki fase pengurangan risiko selama dua tahun untuk usulan pesawat listrik E9X.

Untuk mengatasi tantangan,startupini memulai 10 proyek untuk mengatasi tantangan teknologi. "Kami ingin menyelesaikan masalah teknis utama terlebih dahulu. Dan kami melakukannya bersama dengan lembaga penelitian ternama," kata Wolleswinkel.

Kesepuluh proyek tersebut mencakup penilaian sel baterai, desain terintegrasi sayap/kemasan baterai, dan ukuran struktural sayap untuk muatan dengan baterai terpasang. Desain energi cadangan dan sistem tegangan tinggi, ukuran sistem manajemen termal, desain baling-baling dengan kebisingan rendah untuk propulsi terdistribusi.

Untuk itu, Elysian menjalin kerja sama dengan pusat kedirgantaraan Jerman, DLR, serta Royal NLR, TU Delft, dan Twente Technical University di Belanda. "Tujuannya bukan untuk merancang sistem, namun mempertanyakan bisakah hal itu dilakukan?" kata de Vries.

Dengan masukan dari proyek tersebut, Elysian akan melakukan iterasi desain lainnya pada paruh kedua tahun 2024. "Itu akan menjadi desain konseptual akhir. Dan kemudian pada Fase 3, yang akan dimulai pada Januari 2025, kami akan melakukan desain awal dan bekerja dengan demonstran di darat dan prototipe penerbangan skala besar," ungkap de Vries.

Beda Konsep

Konsep Elysian sangat berbeda dari desain pesawat listrik kecil dan turboprop regional hibrida-listrik yang sudah ada. Pesawat konsep E9X berukuran besar, dengan bobot lepas landas maksimum yang hampir sama dengan Airbus A320 dan hampir setengah dari bobot tersebut adalah baterai.

Delapan baling-baling dipasang pada sayap, yang memiliki bentang lebih panjang dibandingkan sayap A320. Oleh karenanya ujungnya harus dilipat agar sesuai dengan gerbang bandara. "

Idenya adalah untuk tidak menjadikan turboprop sebagai titik awal, karena turboprop dirancang untuk jarak pendek sehingga memiliki fraksi bahan bakar yang rendah," kata Wolleswinkel.

Dengan menggunakan pendekatan ini, Wolleswinkel dan TU Delft menghasilkan desain konseptual yang menantang keyakinan tentang pesawat listrik. Desainer menggunakan persamaan jangkauan Breguet untuk memperkirakan jangkauan sebuah pesawat. Diadaptasi untuk pesawat listrik, hal ini menyatakan bahwa jangkauan didorong oleh efisiensipowertraindan propulsor, rasiolift-to-drag(L/D) pesawat dan fraksi berat baterai.

Elysian lalu membuat beberapa pilihan desain untuk mengurangi bobot dan hambatan. Caranya dengan propulsi terdistribusi dengan baling-baling yang lebih banyak dan lebih kecil mengurangi rasiopower-to-weightdan meningkatkan efisiensi propulsi. Lalu menempatkan baterai di sayap meminimalkan momen dan berat lentur. Sayap yang relatif besar dan muatannya ringan mengurangi tenaga lepas landas yang dibutuhkan. Konfigurasi sayap rendah mengurangi bobot roda pendaratan. hay/I-1