電動化的發展趨勢

環境保護的議題接踵出現，作為世界現行最快速的運輸交通工具，飛機也自然是被關注的對象之一。根據歐盟委員會的數據，飛機所排放的溫室氣體，約佔全球溫室氣體4%。而歐盟委員會的希望是到了2050年，飛機每公里二氧化碳排放量減少60%、氮氧化物汙染減少90%、噪音減少75％。雖說疫情爆發後，因為運輸量下降而在這兩年間降低了排放數據，但後疫情時代的現在，要面對的是運輸高需求、成本高升及碳排可能加劇的窘境。

但飛機的電動化並不是全然無進展，目前的發展模式可以分成三個使用狀態來看。

飛行汽車

為現況有可能先實行成功的飛行交通工具，搭載人數約5人以下，短程距離飛行，主要應用在都市的短程運輸，例如通勤，都市的點到點載人或貨物運輸，且因應都市空間需求，研發的機種多為垂直起降，不需跑道輔助飛行。

小型飛機

約搭載十幾人，以美國為例，可能是鄰近州到州的中短程運輸，無法跨國飛行，需要跑道起降，現已有公司以氫氣為動力試飛成功，暨飛行汽車之後發展的機型。

中大型飛機

搭載人數幾十人以上的中大型飛機，主要用於跨國飛行，預計使用的飛行動力為氫氣。

飛機電動化的挑戰

飛機在電動化之前，也一直在為下述這三個挑戰不斷研發，電動化也重新面臨對這些問題，遠景雖然好，但現階段也有很多技術上的困難待突破。

重量

飛機本體的骨架乃至電池都有重量的問題。以往的飛機在起飛時最重，因為充飽燃油，之後燃油在飛行途中被消耗，重量開始減輕，到降落時，燃油所剩不多，但電池卻不然。充電電池有分類型，有液態的蓄電池，也有氫氣發電的燃料電池，但共通點都是本身具有一定重量，除了對於飛機的容納載重有一定程度的負擔，電池體積大小無法縮限的情況下，客倉貨空間變小，盈利性不佳，這些問題也是未來在研發及獲利的挑戰。

速度

電動飛機本體在輕量化的同時，也得提升電池的能量密度及輸出功率，飛機越大，實用的難度越高。一般民航客機飛行速度大多落在800~900多km/小時，如A320系列正常巡航速度828km/小時，波音系列的速度在900km/小時，以目前電動飛機試行的能力，不管是載客數或是飛行速度，能力都遠低於傳統客機。

飛行時間

為重點成本之一，充電型電池除了在輸出功率及提升電池的能量容量需要突破性發展，搭配提升的速度，以延長飛機在空中的飛行時間之外，如何在短時間內快速充電以提升飛機落地後的周轉率，也是後續必需克服的問題。

碳中和的先行

在電動飛機研發技術尚未到達可商用的狀態前，目前航空公司只能先透過A320neo這類高燃油效率的飛機，可以在每公里替每位乘客減少10%的碳排放。照現有的應用狀態，可能到了2030年之後才有大型純電動飛機的誕生，但碳排管制在即，要能讓現有的航空公司能夠立即運用的燃料，生質燃料跟合成燃料等等替代能源都有可能是選項，而混和動力的電動客機也相繼開發，研發的主動力使用電動馬達，或使用引擎跟馬達結合的混和動力等多種類的驅動模式，但這意味著客用飛機暫時性的階段最多僅能做到碳中和。

德國在西北部建置全新的環保燃料廠，以風電廠產生的電力來電解水製氫，用氫氣和二氧化碳製造出原油及提煉航空煤油，預計在2022年初開始量產。根據國際航空運輸協會(IATA)資料，2019年全球商業航空總燃油消耗高達950億加侖，而工廠每天生產約336加侖，以目前的產能來看不足以應付後疫情時代爆發的飛行需求量，要能提高產能及做到價低燃油費用，還有很長的一段距離要走。

運輸系統的電動化腳步持續推進，但在環境保護的前提下，如何在能源的高需求及商業經營之中取得平衡，仰賴政府的政策、能源發展推動，及企業的技術研發，會是在這波交通工具電動化市場發展的重要關鍵。

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內文資料來源：

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電動飛機的發展概況與挑戰

德國合成燃料工廠落成

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