ATR – La tecnologia della propulsione elettrica sta cambiando i modelli di business?
di John Halpin
REPORT
Riceviamo, e volentieri pubblichiamo, il punto di vista di John Halpin sulle nuove prospettive a breve medio termine del trasporto aereo a seguito degli effetti COVID.
John è uno dei principali analisti del settore del trasporto aereo e un osservatore attento della industria aeronautica italiana e campana in particolare.
In un intervento alla divisione elicotteri Leonardo di Vergiate, il 30 gennaio 2018, Alessandro Profumo presentò il piano industriale 2018-22 per “ripristinare la crescita in Leonardo”. Questo, dopo un 2017 segnato da un difficile quadro per la divisione. Nell’occasione disse che Leonardo aveva abbandonato lo studio di un nuovo programma ATR, con una capacità di 100 posti, a favore di investimenti nei programmi ATR 42 e 72. Il prodotto ATR attuale, sottolineava, “ha così tanto successo, dobbiamo incassare tutto il possibile” acquisendo risorse da reinvestire – rafforzando gli altri nostri prodotti.
L’ufficio del programma ATR aveva pubblicato le proiezioni di marketing 2018-2037, per potenziali consegne di 3.200 aerei nel periodo, derivanti dalla necessità di sostituire 1.200 macchine per invecchiamento e una potenziale crescita della flotta di 1.800 velivoli. La crescita della flotta rappresentava il 60% delle consegne di turboelica nei successivi 20 anni.
Dal canto loro, il 24 aprile 2020, Airbus e Rolls-Royce hanno annunciato di aver annullato la dimostrazione in volo dei sistemi X E-Fan, ma di continuato i test a terra.
Sia Leonardo che Airbus si ritrovano ora in un territorio occupato dalle startup. Quando Airbus ha lanciato il progetto E-Fan X nel 2017, è entrata in territorio occupato da nuovi operatori come Ampaire e Zunum Aero che stavano adottando un approccio dal basso verso l’alto, introducendo la propulsione ibrida-elettrica inizialmente in aerei più piccoli, con 11 passeggeri o meno. Il E-fan di Airbus e il NGTP Leonardo ’ puntavano al vertice degli aeromobili del mercato regionale con un massimo di 100 posti a sedere. Con la scomparsa dell’E-Fan X e dell’ATR NGTP di Leonardo, la leadership della propulsione elettrica torna alle startup.
A questo punto è utile esaminare il modo in cui le compagnie aeree stanno valutando le soluzioni tecnologiche emergenti della propulsione elettrica e il loro potenziale impatto sui loro modelli di business di trasporto regionale.
Andreas Aks, vice direttore operativo di Wideroe, una compagnia aerea regionale con sede a Bodoe, in Norvegia, è stato incaricato di trovare una risposta a una domanda pressante: Quale aereo sarà il più adatto per la compagnia aerea in futuro per la propria rete diffusa di rotte corto raggio? L’aerolinea opera una numerosa flotta di Bombardier Dash 8-100s, -200s e -300s che a volte opera su settori estremamente brevi nell’ambito della rete di collegamenti coperti dal servizio pubblico che collega città e isole remote con il resto del paese, una tipica “base commerciale” nei primi anni dell’aviazioneregionale. Il più anziano Dash 8-100 di Wideroe raggiungerà il limite di 120.000 cicli nei prossimi tre anni. C’è un’enorme pressione in Norvegia per operare in condizioni di maggior sostenibilità ambientale. “Siamo a un punto di svolta”.
Negli anni ’90 e all’inizio del 2000 le compagnie aeree regionali si aspettavano di passare a velivoli di maggiori dimensioni e più potenti con turbopropulsori avanzati; ora sembra che la prossima generazione sarà composta da aerei più piccoli alimentati da una nuova classe di sistemi di propulsione ibridi-elettrici. Andreas Aks osservato, “La scala non importa molto con gli aerei elettrici. Stiamo volando comunque con molti posti vuoti su alcune delle nostre rotte.
Sono necessari, ormai, aerei con costi operativi notevolmente inferiori che possono competere con altri modi di trasporto a corto raggio, come automobili, (treni, ndr) autobus e, per sistemi isolani, traghetti. Le nuove startup si sono orientate sulla propulsione elettrica e sulla sua capacità di ridurre i costi energetici, come la chiave per ricreare un mercato regionale che grandi turboelica e jet regionali hanno fatto estinguere. La maggior parte sono dedicate alla ricerca di ibrido-elettrico per i range richiesti, così come all’evoluzione delle soluzioni completamente elettriche. Stanno prendendo in considerazione, per ora, aerei nella classe 9-12 posti per ora – Cessna Caravan e Pilatus PC-12 territory – per la possibilità di riaprire reti di rotte corto raggio, compatibili con i limiti correnti della tecnologia delle batterie.
Embraer, nata nei turboelica regionali, ha studiato da tempo il rientro nell’estremità bassa del settore, ma John Slattery, Presidente/Amministratore delegato di Embraer Commercial Aviation, afferma di non essere vicini a una decisione di lancio (in parte guidata dal crollo della fusione con Boeing).
ATR, come leader di mercato per turboelica ha due prodotti, l’ATR 42 e 72, che sono stati venduti per decenni con miglioramenti incrementali. L’ATR è un agile velivolo a corto raggio, ottimizzato per i voli regionali e locali. GIE_ATR non ha alcun interesse a danneggiare prematuramente il mercato potenziale.Si sta invece concentrando sul miglioramento dei suoi prodotti attuali, compresa una riduzione dei costi di manutenzione diretta per il motore e l’elica, nonché il carrello di atterraggio e altri componenti.
“Un nuovo aeromobile è una questione di investimento. Deve essere ancora “vivo” dopo 30 anni”, afferma Stephane Viala, vicepresidente senior dell’ingegneria ATR. “[L’azienda] ha una chiara strategia di prodotto per i prossimi anni”, afferma. “L’idea è quella di continuare [a modernizzare l’aereo attuale] mentre si prepara per il futuro. Stiamo iniziando a valutare quali tecnologie potrebbe attivare il lancio di un nuovo aereo. Stiamo esaminando tutte le opzioni.” Viala è convinto che andare verso la propulsione completamente elettrica per un aereo delle dimensioni dell’ATR 42 è “non praticabile.” Le sfide chiave per la propulsione elettrica e ibrida-elettrica rimangono irrisolte, sottolinea Viala. Egli dice che anche un 19 posti sarebbe ancora un aereo ibrido, se entrasse in servizio negli anni 2030, e la quota elettrica della potenza sarebbe “molto bassa”.
La mancanza di interesse di Airbus per il settore regionale ha sicuramente svolto un ruolo che ha posto fine al NGTP. Viala suggerisce che il rischio di investire in una tecnologia ibrida-elettrica, presto obsoleta, è stato fondamentale per scartare l’adozione di tecnologie incrementali.
A che punto è il mercato degli aerei a corto raggio, quando la tendenza dell’aviazione regionale è stata quella di crescere e volare più lontano? Ampaire e VoltAero vedono “l’aviazione elettrica” aprire ulteriori rotte secondarie e poi espandersi come la tecnologia e l’evoluzione delle aziende permettono.
Ampaire, una startup statunitense, sta usando uno Skymaster come banco di prova per il suo sistema ibrido-elettrico, ma il suo business plan è quello di lavorare con piccoli operatori per convertire i loro attuali aerei in propulsione elettrica. Le piattaforme di destinazione includono i velivoli Caravan e Beechcraft King Air. Più avanti, nel corso di quest’anno, Ampaire prevede di volare i suoi aerei sperimentali sulle rotte pilotate dalla Mokulele Airlines regionale hawaiana.
Diverse startup operanti nella propulsione elettrica stanno anche considerando l’opportunità di re-ingegnerizzare gli aerei, come il Caravan e King Air, dotati del popolare turboelica P&W Canada PT6. Lo sviluppatore di motori elettrici MagniX vuole rimotorizzare un Caravan con il suo motore Magni500 da 560-kW (750-shp), anche se la sua prima applicazione è la rimotorizzazione del de Havilland Canada DHC-2 Beaver per l’operatore di idrovolanti nordamericano Harbour Air.
Harbour Air, la più grande compagnia aerea operante idrovolanti del Nord America, ha collaborato con lo sviluppatore di motori MagniX per convertire la sua flotta in propulsione elettrica. Le compagnie prevedono di sostituire il motore a pistoni radiali su un de Havilland Canada DHC-2 della compagnia aerea con il motore elettrico da 750 CV della startup. L’aeromobile “remotored” dovrebbe ottenere una certificazione di tipo supplementare (STC) per la conversione. Harbour Air prevede un servizio commerciale convertendo la sua intera flotta di quasi 35 idrovolanti, tra cui il più grande DHC-3 Otter e il DHC-6 Twin Otter. La compagnia aerea con sede a Vancouver opera 12 rotte verso isole e altre località del Pacifico nord-occidentale.
Jean Botti, CEO di VoltAero [1], cita la Francia, dove il traffico nord-sud è ben servito con rotte aeree e ferrovia ad alta velocità, ma viaggiare lungo la direttrice est-ovest è più difficile, dove si può creare potenzialmente un mercato per il trasporto di piccoli aerei. Un altro esempio è la Norvegia, un paese attento all’ambiente, che si è impegnato a elettrificare tutta l’aviazione interna entro il 2040. Ampaire ha sottoscritto una lettera d’intenti con l’operatore regionale norvegese Wideroe e collabora anche con l’Avinor, anch’essa norvegese, poichè l’operatore aeroportuale si è impegnato a introdurre gli impianti per la ricarica elettrica negli aeroporti prima del 2040.
In Scozia, dove la geografia delle isole e le brevi distanze sono un terreno di prova ideale per l’aviazione elettrica, Loganair sta lavorando con Cranfield Aerospace Solutions ad un aereo elettrico “isola-isola” per le isole Orcadi, con l’obiettivo a lungo termine di trasformare la propria flotta di Britten-Norman in propulsione elettrica e con un dimostratore pronto a volare entro il 2021.
Wright Electric ha stretto una partnership con la società Jetex di Dubai nel 2018 che vedrà le due aziende collaborare alla produzione del primo aereo elettrico per la regione del Medio Oriente e del Nord Africa (MENA). Jetex, un operatore a base fissa (FBO), vuole installare impianti di ricarica a terra per aerei con tecnologie elettriche fino ad un massimo di 30 aeroporti, in tutta la loro rete in Europa.
Susan Ying, vicepresidente senior di Ampaire per le partnership globali, vede le isole scozzesi, con le loro brevi distanze di viaggio e le politiche energetiche illuminate che incoraggiano l’innovazione, come una regione con un alto potenziale per l’aviazione elettrica, molto significativa. “Questi saranno luoghi ideali per iniziare”, afferma. “Negli USA e in UE, stanno ancora operando con un modello “hub-and-spoke”[2], ma che dire dei voli tra le isole o tra città secondarie sulla terraferma e città secondarie sulle isole? Questo apre molte opportunità e favorirà davvero gli operatori più piccoli.”
Ying ritiene inoltre che gli aerei elettrici possano svolgere un ruolo importante nel collegare aeroporti e città più piccole, nonché nel rendere le reti aeree più fitte, in quanto i costi più bassi del carburante rendono più rotte economicamente convenienti per le compagnie aeree. Cita i dati della FAA e un rapporto del 2017 sull’aviazione europea che mostrano 2.250 aeroporti nell’Unione europea e 5.314 negli Stati Uniti aperti al pubblico, ma solo 438 nell’UE e 434 negli Stati Uniti operanti voli regolari di linea, tralasciando un potenziale bacino d’utenza rispettivamente di quattro e undici volte maggiore che, se l’economia ha senso, l’aviazione elettrica potrebbe aiutare. “Se riesci a collegare coppie di città secondarie, puoi aprire nuovi percorsi. Si apre la possibilità di creare una fitta rete di collegamenti”. Un confronto e una discussione sulla collaborazione Ampair – Mokulele Hawaii Airlines[3] e un potenziale modello di business è disponibile nel blogspot jchalpin citato di seguito. Alcuni ATR di invecchiamento e Q400 dovrebbero essere sostituiti con veicoli ibridi-elettrici.
Aks di Wideroe non ha problemi con le distanze brevi: molte delle rotte della sua compagnia aerea sono ancora più brevi. E ha aerei più grandi, anche jet, per il trasporto merci. Egli sottolinea che fino a 19 seggi, anche gli attuali regolamenti della Parte 23 consentono l’elettrificazione. Un elemento importante è che le operazioni a pilota singolo sono consentite anche per gli aerei fino a 19 posti, anche se non per i servizi commerciali. Aks ritiene che la modifica del regolamento per includere i voli commerciali sarà, in ultima analisi, possibile.
Loganair, scozzese, è un altro vettore in cerca di aerei elettrici per rotte brevi. La compagnia aerea vuole elettrificare il Britten-Norman Islander [4], con il quale effettua il volo commerciale più breve del mondo, 1,7 miglia, tra Westray e Papa Westray nelle Orcadi. Ampaire sta progettando di lavorare con il Consiglio delle Isole Orcadi, che ha persegue una strategia energetica sostenibile ed è responsabile delle infrastrutture aeroportuali. Sta anche lavorando a una proposta per il governo scozzese per un programma di test di volo simile a quello che è in corso alle Hawaii con Mokulele Airlines. Lo Stato delle Hawaii si sta concentrando sull’adeguamento delle infrastrutture di terra e sulla disponibilità delle stazioni di ricarica nei propri aeroporti. Le Hawaii non hanno risorse di combustibile naturale – il risparmio energetico e lo sviluppo economico delle diverse isole sono le ragioni per i loro investimenti. Anche diversi altri operatori, con profili di rotte simili, hanno firmato lettere di interesse con Ampaire, Kenmore Air di Seattle, Aurigny di Guernsey e Vieques Air Link di Porto Rico.
Scandinavian Airlines e Airbus hanno anche firmato un memorandum d’intesa per la ricerca sui requisiti dell’ecosistema e delle infrastrutture degli aerei ibridi ed elettrici. Stanno collaborando per comprendere meglio le sfide operative e infrastrutturali connesse alla disponibilità, negli aeroporti, di impianti di ricarica e dei tempi di ricarica necessari in vista dell’inserimento in flotta di aeromobili ibridi e completamente elettrici.
EasyJet, con sede nel Regno Unito, sta investendo nell’elettrico, con una partnership con la startup statunitense Wright Electric, con obiettivo a lungo termine è un aereo elettrico da 150 posti. Attualmente sono in corso i lavori per un dimostratore tecnologico da nove posti e l’azienda prevede di far volare un aereo intermedio da 50 posti intorno al 2022-23, come trampolino di lancio verso il suo obiettivo. Il direttore del riassetto operativo di EasyJet, Gary Smith, ritiene che l’aviazione elettrica presto uscirà dai regni della fantasia. “Negli ultimi due anni, le opinioni sono cambiate abbastanza rapidamente nel vedere l’aviazione elettrica come una realtà e qualcosa di tecnicamente fattibile. Con Wright [Airlines], c’è una tabella di marcia per realizzare un aereo posizionato nella fascia bassa di ciò che operiamo oggi. Si tratta di giocare con la portata e il carico utile, cercando di trovare il punto d’incontro tra i due, che, pensiamo sarebbe 150-160 passeggeri inizialmente, con un’autonomia probabilmente in grado di coprire Londra-Parigi o Londra-Amsterdam. Questo sarebbe ancora una parte significativa delle nostre operazioni. “
Mentre un aereo elettrico avrà aspetti economici completamente diversi, costi di carburante più bassi ma forse costi per la produzione dei propulsori, Gary Smith si aspetta che i costi divengano competitivi. “Mentre passiamo attraverso gli anni, le compagnie aeree dovranno prendere decisioni sulla sostituzione degli aeromobili nella loro flotta”, dice. “A un certo punto, gli aerei elettrici saranno disponibili, e in quel momento, quegli aerei elettrici saranno misurati in termini di economia complessiva e redditività contro gli altri aerei allora disponibili.”
L’arrivo di aerei elettrici, quando sarà, potrebbe anche cambiare la forma dell’industria del trasporto aereo. Smith dice: “Penso che dobbiamo essere aperti al fatto che il mercato potrebbe cambiare, e potremmo doverci adattare a questo. Potremmo tornare a volare su percorsi più brevi, con aerei più piccoli”, dice. “Siamo disposti a rivoluzionare i nostri mercati.”
I nuovi operatori e i governi locali devono affrontare le sfide finanziarie indotte dal COVID-19. Ciò può rallentarli, ma è improbabile che li faccia deragliare, in quanto non si rivolgono a un mercato dell’aviazione tradizionale regionale e a lungo raggio, che sarà difficile da recuperare fino al 2035. Utilizzando la propulsione elettrica per ridurre drasticamente il costo di esercizio degli aeromobili, mirano invece a competere con le automobili per fornire mobilità regionale. Questo rappresenta un cambio sostanziale del business case per gli OEM giganti che si sono concentrati nella ricerca di un costo generale per miglio / sedile disponibile, CASM, sui velivoli più grandi.
Uno spostamento verso percorsi più brevi verso e tra destinazioni secondarie avrà un impatto strutturale sul settore, con un’ondata di nuovi operatori seguita da una successiva fase di consolidamento in cui i vettori affermati modificheranno i loro modelli di business acquisendo quei nuovi operatori che si sono concentrati sull’aviazione elettrica.
Tornando al piano industriale di Leornardo, le potenziali consegne di 3.200 ATR durante il periodo 2018-2037, richiamate in precedenza, sembra irrealistica. Ci sarà la riduzione di circa 1/3 delle consegne rispetto a quelle previste entro il 2035, con una significativa sostituzione delle consegne di velivoli regionali impiegati sulle brevi tratte con aerei più piccoli e non più grandi. La strategia industriale di Leonardo non è una strategia a basso rischio per i prossimi 20 anni!
La difficoltà di Zunum nel raccogliere fondi può essere un segnale di avvertimento per le molte altre startup nelle fasi embrionali dello sviluppo di aerei elettrici e ibridi. Ottenere qualche milione di capitale iniziale è una cosa, ma l’aerospaziale è un’attività che richiede elevatissimi investimenti con lunghi tempi di sviluppo. Altri operatori, probabilmente, non troveranno facile convincere gli investitori ad avere la pazienza di aspettare quattro o cinque anni, fino a quando la società otterrà la certificazione per il proprio aereo e inizierà a guadagnare qualcosa.
A causa del COVID, c’è il rischio che i governi riducano o esitino a sostenere i progetti di innovazione elettrica e gli investimenti infrastrutturali, citati in precedenza. Dovrebbero invece considerare questi come un’opportunità per rimodellare/aggiornare la propria base industriale per raggiungere i leader tecnologici, preparandola a competere quando sarà il momento. È giunto il momento di investire in modo da essere preparati per un ritorno alla crescita sul mercato guidato da questi cambiamenti strutturali. Le politiche industriali devono affrontare il modo in cui i Costruttori e i fornitori di secondo e terzo livello(Tier 2 e 3) stanno rispondendo alla domanda “Siamo disposti a rivoluzionare i nostri mercati legacy?”. Se la risposta è NO quali saranno le conseguenze?
[1] Voltaero insieme alle società italiane Logic e Blackshape sta sviluppando un prototipo di velivolo “More Electric” a propulsione ibrida-elettrica:
Ref. https://www.voltaero.aero/en/press-releases/logic-blackshape-and-voltaero-join-forces-in-developing-hybrid-electric-solutions-for-regional-and-commuter-aircraft/
[2] Con il termine hub and spoke si intende un modello di sviluppo della rete delle compagnie aeree costituito da uno scalo dove si concentra la maggior parte dei voli. Solitamente questo scalo è anche la base (o una delle basi) di armamento della linea aerea. Alcuni esempi europei sono: Roma-Fiumicino per l’Alitalia, London-Heathrow per la British Airways, Paris-Charles de Gaulle per l’Air France, Frankfurt am Main per la Lufthansa, Madrid-Barajas per l’Iberia L.A.E., Amsterdam-Schiphol per la KLM.
Ref. https://it.wikipedia.org/wiki/Hub_and_spoke
[3] https://mokuleleairlines.com/,
https://thedriven.io/2019/02/05/this-california-startup-converting-cessna-electric/
ACKNOLWEDGEMENTS; Dati e testi di riferimento:
– https://jchalpin.blogspot.com/p/version-7.html , Site Page “UAM and ATR strategic risks”
– https://aviationweek.com/aerospace/aircraft-propulsion/end-airbusrolls-e-fan-x-not-end-hybridelectric-propulsion
– https://aviationweek.com/air-transport/hybrids-considered-regional-market-incumbents-look-options
– https://aviationweek.com/air-transport/aircraft-propulsion/airlines-study-how-all-electric-aircraft-will-impact-business
–https://aviationweek.com/aerospace/are-seaplanes-electric-harbour-air-thinks-so