Euroopan lentoturvallisuusvirasto (EASA) on myöntänyt sertifikaatin ENGINeUS 100 -moottorille. Kyseessä on ensimmäinen Safran Electrical & Power -yhtiön uusista moottoreista, joita tullaan käyttämään sähkölentokoneissa. 

Moottorin ensimmäinen käyttäjä tulee olemaan Diamond Aircraft eDA40 -koneessaan. Kyseessä on DA40 -konetyypin sähköistetty versio, missä moottorin ja siihen liittyvien systeemien vaihtamisen lisäksi on rungon alle laitettu aerodynaamisesti muotoiltu akkupaketti.

Diamond eDA40 koelennolla. Ulkoisesti koneen erottaa polttomoottorilla varustetusta koneesta kookkaasta akkupaketista rungon alapuolella. Kuva: Diamond Aircraft

ENGINeUS 100 on ensimmäinen Safran Electrical & Power -yhtiön ENGINeUS-sarjan moottoreista, joita tuottamaan yhtiö on rakentamassa neljä puoliautomatisoitua tuotantolinjaa Niortiin (Ranska) ja Pitstoneen (Iso-Britannia). Niissä valmistetaan yli 1 000 sähkömoottoria vuodessa vuodesta 2026 alkaen. 

Moottoria testattiin laboratorio-olosuhteissa yli 1 500 tuntia ja yli 100 lentotuntia todellisissa olosuhteissa lentokoneella. 

Safranille ja EASAlle kyseessä on tärkeä askel myös siksi, että moottorin sertifioinnin kuluessa on myös määritelty tulevaisuutta varten sähkömoottoreihin sekä niiden systeemeihin liittyvät erityiset lentokelpoisuussäännöt ja suunniteltu menetelmät moottorien arviointiin ja kelpuuttamiseen.

ENGINeUS 100 -sähkömoottori tuottaa maksimissaan 125 kW tehoa, ja sen paino-tehosuhde on 5 kW/kg. Ilmailussa juuri paino-tehosuhte on olennainen.

Moottoripakettiin kuuluu itse sähkömoottorin lisäksi sen virransyöttö- ja ohjausjärjestelmät, jotka on integroitu suoraan moottoriin. Laitteiston muoto ja ilmalla tapahtuva jäähdytys on suunniteltu siten, että sitä voidaan käyttää monissa erilaisissa koneissa ja laitteistolla voidaan myös korvata polttomoottoreita nykyisissä lentokoneissa.

Polttomoottoriin verrattuna sähkömoottori on yksinkertainen ja siinä on paljon vähemmän osia. Se on periaatteessa luotettavampi ja vaatii vähemmän huoltoa. Kuva: Safran Electrical & Power

Safranin mukaan moottori sopii hyvin ainoaksi moottoriksi pieniin yleisilmailukoneisiin, mutta myös sitä voidaan käyttää suuremmissa ns. hajautetun propulsion lentokoneissa. Euroopassa on useita 19-paikkaisia lentokonehankkeita, joissa on useampi sähkömoottori. 

Ranskalainen Aura Aero on julkistanut käyttävänsä Safranin moottoreita ERA-lähiliikennekoneessaan. Ruotsalainen Heart Aerospace puolestaan ei ole kertonut X1-koekoneessaan käyttämäänsä ja myöhemmässä ES-30-koneessaan olevaa moottoria.

Myös Bye Aerospace, CAE, Electra, TCab Tech ja VoltAero käyttävät koneissaan Safranin uutta moottoria.

ENGINeUS -moottoriperheen myöhemmät versiot voisivat sopia myös tuleviin suurempiin, jopa noin 150-paikkaisiin sähkölentokoneisiin.

Tähän saakka ainoa sähkölentokone markkinoilla on ollut Pipistrel Velis Electro, missä käytetään yhtiön omaa moottoria. Kone ja sen moottori saivat lentokelpoisuustodistuksen toukokuussa 2020. Kävimme koelentämässä koneen vuonna 2021 ja siitä on Tiedetuubissa video.

Siinä missä Velisissä on kaksi paikaa, on eDA40:ssa neljä. Se on Pipistreliin verrattuna suurempi ja pystyy lentämään pitemmälle tai kauemmin. Velis Electron moottoriteho on 57 kW ja eDA40:n ENGINeUS 100 -sähkömoottorin 125 kW. Pipistrelin akkukapasiteetti on 20 kWh, Diamond ei ole ilmoittanut lukua. Kummankin koneen tyypillinen latausaika on noin tunnin.

Pipistrel Velis Electro latauksessa. Kuva: Jari Mäkinen

Paljon huomiota herättänyt noin metrin pitkä pienoismalli (ja sitä muun muassa sosiaalisessa mediassa säestäneet kuvat ja videot) oli nimeltään Bird of Prey, eli petolintu. 

Nimi kuvaakin jo sinällään laitetta, sillä sen siivet ja pyrstö ovat kuin haukalta, minkä lisäksi rungon muoto jäljittelee sekin lintua.

Tällaisenaan laite ei varmasti tule tuotantoon, vaan sen tarkoituksena oli paitsi herättää huomiota, niin myös kiinnittää huomiota useisiin tulossa oleviin uusiin teknisiin ratkaisuihin. Osa näistä saattaisi löytää tiensä varsin piankin liikennelentokoneisiin.

Lentoliikenteen sähköistämisessä on monia haasteita, mutta vähitellen uskottavia suunnitelmia pullahtelee esille. Pisimpään sähköisiä liikennelentokoneita tutkinut (ainakin julkisuudessa) Airbus, joka onkin tekemässä täysikokoista sähkötekniikkaa käyttävää liikennelentokonetta, E-Fan X -koekonetta.

Koneella aiotaan tutkia sitä, miten lentokoneeseen saadaan luotettava, voimakas sähkömoottori pyörittämään suihkumoottorin kaltaista puhallinta sekä tarpeeksi tehokkaat akut, jotka täyttävät ilmailun tiukat turvallisuusmääräykset. Koekoneena on neljällä pienellä suihkumoottorilla varustettu BAe 146 -liikennelentokone, jonka moottoreista yksi tai kaksi korvataan 2 MW:n (noin 2700 hevosvoimaa) sähköisellä puhallinmoottorilla.

Tämän hybridikoneen pitäisi lentää vuonna 2020.

Nyt julkistettu Zunum Aero -yhtiön Aeron lentokone on pienempi, mikä tekee sen kehittämisestä hieman suoraviivaisempaa. Ensimmäisenä tehtävään, pienimpään ZA10 -version mahtuu 12 matkustajaa ja sen voimanläheinä on kaksi 1 MW:n sähkömoottoria.

Koneessa on akut siivissä ja perässä siinä olisi moottorien välissä rungon sisälle asennettuna perinteisellä polttoaineella toimiva generaattori, joka voisi tarpeen vaatiessa tuottaa koneelle lentämiseen vaadittavaa sähköä.

E-Fan X -koekone perustuu brittitekoiseen BAe 146 -lentokoneeseen, joka sopii käyttöön erinomaisesti. Tässä alun perin Iso-Britannian armeijan pieneksi, Land-Roverin ja sen miehistön lennättämiseen tarkoitetuksi kuljetuskoneeksi suunnitellussa laitteessa on neljä pientä suihkumoottoria, joten niistä yksi on helppo korvata sähkömoottorin käyttämällä puhallinmoottorilla. 

Jos uusi moottori osoittautuu luotettavaksi ja toimivaksi, voidaan toinenkin suihkumoottori vaihtaa sähköiseen – ja edelleen kaksi perinteistä moottoria takaa matkan jatkumisen, mikäli jotain yllättävää tapahtuu.

Tarkkaan ottaen kyse on sähköisestä hybridilentokoneesta, sillä sähkömoottorin lisäksi koneessa on siis perinteisiä suihkumoottoreita.

Tämä on todennäköisesti myös arkisen sähkölentämisen ensimmäinen vaihe, koska esimerkiksi nousun aikaan tai erityisissä lentotilanteissa tarvittava työntövoima saadaan tehokkaammista kerosiinilla toimivista suihkumoottoreista. Vähemmän puhtia vaativa matkalento onnistunee pelkästään sähkövoimin.

Sähköistäminen ei ole helppoa

Lentokoneen muuttaminen sähköiseksi on paljon vaikeampaa kuin esimerkiksi auton, koska tarvittava teho on suurempi ja akkujen paino on ilmailussa maaliikennettä olennaisempi asia.

Liikenneilmailussa myös luotettavuus täytyy pystyä todentamaan erittäin hyvin, joten sähköisillä lentokonesysteemeillä on edessään paljon testilentotunteja ennen kuin ne hyväksytään matkustajalentojen käyttöön.

Toistaiseksi myös tarpeeksi tehokkaan ja kevyen sähkömoottorin tekeminen on ollut hankalaa.

Koekoneessa käytetään Siemensin kehittämää kahden megawatin moottoria sekä yhtiön tekemää moottorihallinta- sekä voimansyöttöelektroniikkaa. Airbus ja Siemens ovat kehittäneet ilmailun sähkösysteemejä vuodesta 2016 alkaen yhteisessä E-Aircraft Systems House -hankkeessaan.

Sähkömoottori asennetaan siis ensi vaiheessa perinteiseen tapaan toimivan suihkumoottorin sisään siten, että moottorin ytimenä oleva kaasuturbiini korvataan sähkömoottorilla. 

Nykyisinhän suihkumoottorien olennaisin osa on moottorin edessä oleva suuri turbiini, puhallin, jota käytetään kaasuturbiinilla. Vain pieni osa työntövoimasta tulee moottorista taaksepäin syöksyvästä pakokaasusta, loput saa aikaan ilmaa erikoisen potkurin tapaan puhaltava turbiini, siis puhallin.

Sähkösuihkumoottoria ei ulkoisesti nopeasti katsottuna voi juurikaan erottaa perinteisestä, sillä vain voimanlähde moottorin sisällä vaihtuu.

Sähkömoottorin lisäksi uudenlainen moottori vaatii sovelletun puhaltimen ja sitä käyttävän voimansiirron. Tässä mukaan tulee suihkumoottorivalmistaja Rolls-Royce.

Airbusin tehtävänä yhteistyössä on laittaa lentokoneen systeemit kasaan ja kehittää menetelmät, miten moottoreita käytetään lennon aikana. Airbus myös tekee akut.

Idea lentämisestä maapallon ympäri pelkällä aurinkovoimalla ympäri maailman on jo yli 15 vuotta vanha. Seikkailija-lääkäri Bertrand Piccard mietti tuolloin 2000-luvun alussa mikä voisi olla seuraava suuri haaste, ja maailmanympärilento sähkölentokoneella oli yksi hänen mieleensä tullut haaste. Mitä enemmän sitä hän ajatteli, sitä tärkeämmältä se tuntui, ja näin hanke sai alkunsa. 

Mukaansa Piccard sai toisen sveitsiläisen seikkailijan, liikemies André Borschbergin, joka muodostikin Piccardin kanssa erinomaisen parivaljakon. Kummatkin olivat haasteista kiinnostuneita lentäjiä, kunnianhimoisia ja määrätietoisia. Piccard oli enemmän julkisuudessa viihtyvä keikari ja Borschberg taas kulisseissa viihtyvä puurtaja; kumpaakin tarvittiin hankkeessa, joka oli paitsi teknisesti erittäin kunnianhimoinen, mutta vaati myös sponsorirahaa ja julkisuutta.

Julkisuus luonnollisesti oli tärkeää paitsi hankkeen toteuttamiseksi, niin myös sen viestin eteenpäin viemiseksi: pelkällä sähkövoimalla lentäminen maailman ympäri ei ole enää pelkkä haave. Aurinkopaneelit ja tekniikka yleisesti ovat sillä tasolla, että aurinkosähköllä lentäminen tässä laajuudessa on mahdollista. Liikennelentokoneisiin on vielä matkaa, mutta jostain pitää alkaa – ja Solar Impulse 2 on jo nyt osoittanut, että sähkövoimalla lentäminen ei ole pelkkää ituhippihaaveilua.

Lentokone on siis Solar Impulse 2, eli kyseessä on jo toinen aurinkosähkölentokone. Ensinnä tekniikkaa testattiin pienemmällä koneella, joka teki pitkiä koelentoja, ja näiltä kerättyjen kokemusten jälkeen kakkoskone oli valmis koetokseen. Kone lentää hitaasti, joten etenkin valtamerien ylitykset olivat oikeasti haastavia ja vaarallisia, vaikka tukena oli satelliittitekniikka ja yhteyksien päässä Monacossa lennonjohto. Lopulta lentäjä oli koneensa kanssa ilmassa kuitenkin yksin.

Siipien kärkiväliltään Jumbo-jetin kokoinen, mutta massaltaan vain katumaasturin luokkaa oleva Solar Impulse 2 nousi lentoon maanantaina, heinäkuun 11. päivänä aamulla klo 6.32 paikallista aikaa (klo 7.32 Suomen aikaa). Lentonsa alussa kone lensi symbolisesti maailman suurimman aurinkosähkövoimalan, Espanjassa Torresolissa olevan Gemasolarin päältä ja tästä luonnollisesti otettiin runsaasti kuvia – ja yksi on otsikkokuvanakin.

Noin 3600 kilometriä pitkä lento Kairoon kestää kaksi vuorokautta, joten verrattuna esimerkiksi edelliseen Atlantin ylilentoon, on kyseessä enää lyhyt pomppaus.

Tämän jälkeen vuorossa on enää yksi lento: Kairosta kone lentää kenties jo ensi viikolla Abu Dhabiin Arabiemiraateissa. Noin 36 000 kilometriä kokonaispituudeltaan oleva lento alkoi sieltä viime vuoden maaliskuussa.

Viimeisen lennon tekee toinen konetta maailmanympärilennolla ohjannut pilotti, hankkeen toinen puuhamies Bertrand Piccard. Hän on kaksikosta kuuluisampi (ja kenties mediahakuisempikin), joten lentojen lukumäärä ja välilaskut on suunniteltu sääolojen ja operationaalisten seikkojen lisäksi siten, että Piccard on saanut lennettäväkseen eniten julkisuutta saaneet lennot – ja matkan päättävä viimeinen, järjestyksessään 17. lento on eittämättä sellainen.

Solar Impulse 2 on siis eteläisessä Espanjassa, minne se saapui tänään klo 8.38 Suomen aikaa. Maanantaina aamulla alkanut lento kesti siten lopulta kaksi vuorokautta, 23 tuntia ja kahdeksan minuuttia, jonka kuluessa ohjaimissa ollut Bertrand Piccard lensi koneella 6765 kilometriä.

Lennon live-seurannan mukaan kone kävi lennon aikana korkeimmillaan 8534 metrin korkeudessa ja keräsi 1388 kWh energiaa aurinkopaneeleillaan. 

Kyseessä oli jo 15. etappi koneen pitkäksi venähtäneellä matkalla maapallon ympäri. Se joutui jäämään Tyynen valtameren ylityksen jälkeen, pisimmän yhtäjaksoisen lentonsa päätteeksi, viime heinäkuussa remontoivataksi Havaijille, mistä matka jatkui vasta nyt huhtikuussa.

Pysähdyspaikoissa koneetta huolletaan ja esitellään yleisölle, kutsuvieraille ja medialle, sillä lennon tärkein tehtävä lentämisen lisäksi on uusiutuvien energiamuotojen esittely; (lähes pelkästään) aurinkovoimalla toimiva lentokone on tästä hyvä esimerkki.

Tämän jälkeen edessä on kaksi lentoa ennen saapumista Abu Dhabiin. Seuraavalla lennolla ohjaimissa on jälleen koneen toinen lentäjä André Borschberg.