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電動航空機とeVTOLsの未来


The Future of Electric Aircraft and eVTOLs

概要 今後30年間、電動航空機とeVTOLsの市場はどのように発展していくのでしょうか?2021年から2050年の間に、電動航空機とeVTOLs(商用および自家用)の合計市場価値は、2720億〜7250億ユーロの範囲... もっと見る

 

 

出版社 出版年月 電子版価格 ページ数 言語
Berg Insight
ベルグインサイト社
2022年10月12日 Eur1,500
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130 英語

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サマリー

概要

今後30年間、電動航空機とeVTOLsの市場はどのように発展していくのでしょうか?2021年から2050年の間に、電動航空機とeVTOLs(商用および自家用)の合計市場価値は、2720億〜7250億ユーロの範囲に達すると予測される。ベンダー、技術開発、規制、市場に関する最新情報を入手することができます。

 


 

電動航空機とeVTOLsの未来は、航空における電動化の最新動向を分析したベルグインサイトの新しいレポートであります。このベルグインサイトの戦略的調査レポートは、30年間の業界予測、専門家のコメント、実際のケーススタディなど、130ページにわたる独自のビジネスインテリジェンスを提供し、あなたのビジネスの意思決定の基礎となるものであります。

本レポートのハイライト

  • 市場をリードする企業のエグゼクティブインタビューから得た洞察
  • 電動航空機とeVTOLsのバリューチェーンと主要なユースケースの包括的な説明
  • 必要な地上インフラと空域でのeVTOL 管理方法についての分析
  • 市場動向と主要開発品の詳細な分析
  • 電動航空機とeVTOLsメーカー20社のプロファイル
  • 認証プロセスと安全上の懸念への対処概要
  • 2050年までの市場予測とシナリオ分析

電動航空機とeVTOLsは、より環境に優しい未来への道を開く

現在、電動ドライブトレインを搭載した航空機や超低床式航空機の開発を目的とした大規模な産業プロジェクトが世界各地で進められています。一方で、航空業界は規制が厳しく、安全運航と冗長システムに強いこだわりがあるため、航空業界の電動化は課題となっています。最初の数十年間は飛行距離が制限されると予想されますが、高速で効率的、持続可能で静かな運用により、大都市圏内、都市間、地方から都市へ、地方間の新しい接続性を生み出すことができるようになるのです。旅客輸送から貨物輸送、監視、医療、消防まで、多くの適切なユースケースがあります。

eVTOLsの設計プロジェクトは、世界中で何百も立ち上がっている。しかし、4人以上の乗客を乗せて商業運航するための大型コンセプトは、そのうちの数件に過ぎません。商業用とプライベート用の両方のeVTOLsの市場がある。認証取得に近い商業用eVTOLsの仕様を見ると、その多くが翼幅15mにも及ぶ大型機であり、地上インフラの整備に加え、都市計画や乗客処理、安全性の問題への取り組みも考慮する必要があるものであります。eVTOLsのベンダーの例としては、Archer、Beta Technologies、Ehang、Eve Air Mobility、Joby Aviation、Lilium、Volocopter、Vertical Aerospace、Wiskがあります。

また、電動航空機やドライブトレインに取り組んでいる企業も数多く存在します。この市場の特徴は、車両やソリューションを開発する老舗航空会社と、同じようなことを行う新興企業や技術系企業の両方が存在することです。全く異なる背景を持つこれらの企業は、異なる方法で課題に取り組み、その結果、いくつかの可能なソリューションと設計経路を生み出すことになるのです。電動航空機のベンダーの例としては、Heart Aerospace、Pipistrel、Eviation、Bye Aerospaceなどが挙げられます。

2030年までには、おそらく最初の試験的なeVTOLsが商業的に使用されるようになるでしょう。2031年から2035年にかけて、エコシステムと受容性が発展し、この期間に世界で約2万台の車両が納入されるかもしれません。認証や規制が予想以上に長引いた場合はこれより少なくなり、予想以上に早く軌道に乗った場合は最大3万台となります。2036年から2050年までは、中位シナリオで6万台近くの納入を見込んでいます。高位シナリオでは、2025年から2050年までの間に約15万台の納車となる可能性があると見ています。高位シナリオは、長期的な空域管理が解決され、自律飛行の承認が得られるなど、好ましい規制環境であることが前提となっています。

また、自家用eVTOLsの市場も存在する。好ましい条件を仮定すると、2025年から2050年にかけて、市場全体では最大30万台が出荷される可能性があると推定されます。これらのほとんどは小型の2シーターで、予測期間の後半に納品されることになります。これらの車両はすべて高度なアビオニクス、接続性、回避・検知技術を必要としますが、同時にコスト効率の高いソリューションである必要があります。規制上の要求が非常に厳しいため、この組み合わせは難しい。

最初に認証された航空機が生産できるようになるには、数年かかると思われます。この予測は、バッテリー駆動の航空機が6〜19席、水素(燃料電池)駆動の航空機が19〜90席という航空機のサイズに基づいている。これには、飛行学校などで使用されるであろう最も小さいタイプの航空機は含まれていないです。複雑な認証経路と新しい地上・充電インフラに依存するため、2030年までに納入される航空機は数百機にとどまると予測されます。2031年から2035年の5年間では、市場は急拡大し、中期シナリオでは1,000機以上が納入されると見ています。電動航空機の対応可能な市場の一部は、19席までの小型航空機の現在のフリートの置き換えに基づいています。しかし、これは比較的小さな市場であり、また、地域的な航空モビリティという新しい市場の開拓が必要であります。予測では、2035年以降に市場が立ち上がるとされています。生産能力を高め、地上インフラの課題を解決するには時間がかかるが、より効率的なドライブトレインにより、ユースケースと経済性は長期的に有利になると思われます。2036年から2050年の間に、中期シナリオでは18,000機以上の航空機が出荷されると推定されます。高位シナリオでは、同期間に25,000機以上の電気航空機が納入されると推定しています。

電動航空機とeVTOLs(商用および自家用)には、高度なコネクティビティが必要です。セルラー接続は、都市部でのユースケースをサポートするために利用できる顕著な技術の1つです。今度のLDACS(L-band Digital Aeronautical Communications System)規格は、民間航空用の安全でスケーラブルかつスペクトラム効率の高い地上データリンクで、IPv6規格をサポートしたセルラーブロードバンドシステムです。衛星システムは、地上ベースのアーキテクチャ、特にLEO(Low Earth Orbit)衛星コンステレーションを補完することも可能です。コネクテッドビークルの数は2030年から本格化し、その後着実に増加します。2035年にはすでに75,000台近く、2050年には350,000~450,000台のコネクテッドビークルが旅客用になると予測しています。これらの多くは、小型で個人所有のeVTOLです。

本レポートは以下の質問に答えます

  • 航空機やeVTOLsの電動化の推進要因は何か?
  • 航空機の電動化を行う際の主な課題は何でしょうか?
  • どのような規制や規格が必要なのか?
  • 主なリスクと安全性の側面はどれで、それらはどのように処理されるのでしょうか?
  • 主要な航空機開発企業の戦略とスケジュールは?
  • 自律飛行の実現に向けたロードマップとタイムラインはどのようなものか?
  • これらの新しい乗り物に必要なIoT接続ソリューションは何ですか?
  • 航空機とeVTOsLはどのように認証されるのでしょうか?


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目次

目次

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図表の一覧

エグゼクティブサマリー

1 紹介

1.1 航空市場
1.2 電動航空機のコンセプト
1.3 航空機の電動化とeVTOLsの推進要因
1.3.1 コスト削減
1.3.2 地域間移動の市場
1.3.3 排出量削減
1.3.4 騒音低減
1.3.5 アクセシビリティの向上
1.3.6 経済発展

2 電動航空機とeVTOLs

2.1 電動航空機
2.1.1 レトロフィット
2.1.2 伝統的な設計
2.1.3 新設計
2.1.4 サイズと航続距離
2.1.5 バッテリー対水素
2.2 EVTOLs
2.2.1 無翼マルチコプター
2.2.2 固定翼
2.2.3 傾斜翼とプロペラ
2.3 eVTOLsに関するリスクアセスメント
2.3.1 認証
2.3.2 インフラ
2.3.3 技術
2.3.4 運用
2.3.5 国民への周知

3 技術概要

3.1 バッテリー
3.2 水素
3.3 機体
3.4 通信技術・自律飛行
3.4.1 ナビゲーションシステムと通信システム
3.4.2 IoTコネクティビティ
3.4.3 自律飛行への道筋の可能性

4 エコシステムと規制の枠組み

4.1 エコシステム
4.1.1 充電
4.1.2 バッテリー電力 - 課題
4.1.3 水素エネルギー - 課題
4.1.4 離着陸インフラ
4.1.5 空港インフラ
4.1.6 MRO
4.2 規制の枠組み
4.2.1 認証と標準化
4.2.2 安全性
4.2.3 空域管理
4.2.4 持続可能性

5 地域間エアモビリティと都市間エアモビリティ

5.1 地域間エアモビリティ - 想定される市場展開とユースケース
5.1.1 市場はどのように発展するか - さまざまなシナリオ
5.1.2 ユーザーエクスペリエンス
5.2 都市部での空の移動 - 可能性のある市場開発とユースケース
5.2.1 市場はどのように発展していくのか - さまざまなシナリオ
5.2.2 ユーザーエクスペリエンス
5.3 地域・都市計画への影響
5.3.1 教育
5.3.2 許可証
5.3.3 短期的な都市計画
5.3.4 長期的な都市計画
5.3.5 地域計画
5.3.6 交通計画・統合

6 企業プロフィールと戦略

6.1 航空機
6.1.1 バイ・エアロスペース
6.1.2 イビエーション
6.1.3 ハートエアロスペース
6.1.4 マグニックス
6.1.5 ピピストレル
6.1.6 ユニバーサル・ハイドロジェン
6.1.7 ライト電気
6.1.8 ゼロアビア
6.2 eVTOLs
6.2.1 アーチャー
6.2.2 ベータ・テクノロジー
6.2.3 シティエアバス・ネクストジェン
6.2.4 EHang
6.2.5 イヴ・エア・モビリティ
6.2.6 ジョビー・アビエーション
6.2.7 リリウム
6.2.8 スーパーナル
6.2.9 ボロコプター
6.2.10 XPeng (AeroHT)
6.2.11 バーティカル・エアロスペース
6.2.12 ウィスク

7 市場予測・シナリオ

7.1 市場セグメンテーション
7.2 市場規模
7.2.1 商用eVTOLs
7.2.2 個人所有のeVTOLs
7.2.3 電動航空機
7.2.4 現在の電動eVTOLsと航空機の受注状況
7.2.5 IoTコネクティビティ
7.3 市場価値
7.4 ビジネスモデルとユースケース
7.5 結論

用語解説・略語一覧

 

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Summary

Description

How will the market for electric aircraft and eVTOLs evolve in the next 30 years? The total market value of electric aircraft and eVTOLs (commercial and private use) during the time period 2021–2050 is forecasted to reach in the range of € 272–725 billion. Get up to date with the latest information about vendors, technology developments, regulations and markets.

 


 

The future of Electric Aircraft and eVTOLs is a new report from Berg Insight analysing latest developments on the electrification in aviation. This strategic research report from Berg Insight provides you with 130 pages of unique business intelligence, including 30-year industry forecasts, expert commentary and real-life case studies on which to base your business decisions.

Highlights from this report:

  • Insights from numerous executive interviews with market leading companies.
  • Comprehensive description of the electric aircraft and eVTOL value chain and key use cases.
  • Analysis of the ground infrastructure needed and how eVTOLs will be handled in the airspace.
  • In-depth analysis of market trends and key developments.
  • Profiles of 20 electric aircraft and eVTOL manufacturers.
  • Summary of the certification process and handling of safety concerns.
  • Market forecasts and scenario analysis lasting until 2050.

Electric aircraft and eVTOLs pave the way for a greener future

There are today many large-scale industrial projects evolving around the world with the purpose of developing aircraft and eVTOLs based on electric drivetrains. At the same time, the electrification of the aviation industry represents a challenge as the industry is heavily regulated and has a strong commitment to safe operations and redundant systems. The flight range is anticipated to be limited in the first decades but due to fast, efficient, sustainable and silent operations they will be able to create new connectivity within large urban areas, between cities, from rural regions to cities and between rural areas. There are many suitable use cases from passenger transportation to cargo transportation, surveillance, healthcare and firefighting.

Hundreds of eVTOL design projects have started up worldwide. However, only a few of these are large concepts for commercial operations with 4 or more passengers. There is a market for both commercial and private eVTOLs. Looking at the specifications of the commercial eVTOLs that are closest to be certified, many of them are large vehicles with wingspans of up to 15 metres, something that needs to be considered when developing ground infrastructure as well as working with city planning, passenger processing and safety issues. Examples of eVTOL vendors include Archer, Beta Technologies, Ehang, Eve Air Mobility, Joby Aviation, Lilium, Volocopter, Vertical Aerospace and Wisk.

There are also a number of companies working on electric aircraft and drivetrains. The market is characterised by having both established aviation companies developing vehicles and solutions as well as start-ups and tech companies doing the same thing. These companies that have completely different backgrounds, address the challenge in different ways, which will result in several possible solutions and design pathways. Examples of electric aircraft vendors include Heart Aerospace, Pipistrel, Eviation and Bye Aerospace.

Before 2030 we will probably see some of the first piloted eVTOLs in commercial use. Between 2031–2035 the ecosystem and acceptance will develop, and we might see around 20,000 vehicles being delivered globally during this period. Fewer if certification and regulation is taking longer than anticipated and up to 30,000 vehicles if things fall into place quicker than forecasted. From 2036 until 2050 we forecast almost 60,000 deliveries in our mid scenario. In the high scenario we see that the total number of deliveries could reach approximately 150,000 vehicles between 2025–2050. The high scenario is based on a favourable regulatory environment where the long-term airspace management has been solved as well as the approval for autonomous flights.

There is also a market for private eVTOLs. When assuming favourable conditions, an estimate is that the total market might be shipments of up to 300,000 vehicles during 2025–2050. Most of these will be small two-seaters and the majority of them will be delivered in the later part of the forecast period. These vehicles will all need advanced avionics, connectivity, and avoid and detect technology but at the same time need to be cost-efficient solutions. A tricky combination since the regulatory demands will be very strict.

It will take some years before the first certified aircraft is ready for production. The forecast is based on an aircraft size of 6–19 seats for battery powered aircraft and 19–90 seats for hydrogen (fuel-cell) powered aircraft. This excludes the smallest aircraft types that will probably be used by for example flight schools. Due to the complex certification pathway and the dependence of new ground and charging infrastructure, we forecast that only a few hundred aircraft will be delivered before 2030. In the five-year period between 2031–2035 we see the market taking off with more than 1,000 aircraft being delivered in the mid scenario. Some of the addressable market for electric aircraft is based on the replacement of the current fleet of small aircraft up to 19 seats. This is however a comparatively small market and also a new market for regional air mobility needs to be developed. The forecast points towards a market that will take off from 2035 onwards. It will take time to develop production capacity and solve ground infrastructure challenges but with more efficient drivetrains the use case and economics look favourable in the longer term. Between 2036–2050 we estimate in the mid scenario shipments of more than 18,000 aircraft. In the high scenario we estimate more than 25,000 electric aircraft being delivered during the same period.

Electric aircraft and eVTOLs (for commercial and private use) will need advanced connectivity. Cellular connectivity is one of the prominent technologies available to support the use cases in urban areas. The upcoming LDACS (L-band Digital Aeronautical Communications System) standard is a secure, scalable and spectrum efficient terrestrial data link for civil aviation and a cellular broadband system with support for IPv6 standard. Satellite systems can also complement the ground-based architectures, particularly the LEO (Low Earth Orbit) satellite constellations. The number of connected vehicles will take off from 2030 and then increase steadily. We estimate almost 75,000 connected vehicles for passenger use already 2035 and between 350,000–450,000 in 2050. Many of these are smaller and privately owned eVTOLs.

This report answers the following questions:

  • What are the drivers behind the electrification of aircraft and eVTOLs?
  • Which are the main challenges when electrifying airborne vehicles?
  • What regulations and standards need to be in place?
  • Which are the main risk and safety aspects and how will they be handled?
  • What are the strategies and timelines for some of the leading vehicle developers?
  • What is the roadmap and timeline for the implementation of autonomous flights?
  • What IoT connectivity solutions are needed for these new vehicles?
  • How will the aircraft and eVTOLs be certified?

 



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Table of Contents

Table of Contents

Table of Contents
List of Figures

Executive summary

1    Introduction

1.1    The aviation market
1.2    The concept of electric aviation
1.3    Drivers behind electrification of aircraft and eVTOLs
1.3.1    Reduced costs
1.3.2    Regional travel market
1.3.3    Emissions reductions
1.3.4    Noise reductions
1.3.5    Increased accessibility
1.3.6    Economic development

2    Electric Aircraft and eVTOLs

2.1    Electric aircraft
2.1.1    Retrofit
2.1.2    Traditional design
2.1.3    New design
2.1.4    Size versus range
2.1.5    Battery versus hydrogen
2.2    eVTOLs
2.2.1    Wingless multicopter
2.2.2    Fixed wing
2.2.3    Tilted wing and/or propellers
2.3    Risk assessment regarding eVTOLs
2.3.1    Certification
2.3.2    Infrastructure
2.3.3    Technology
2.3.4    Operation
2.3.5    Public awareness

3    Technology Overview

3.1    Batteries
3.2    Hydrogen
3.3    Airframes
3.4    Communications technology and autonomous flight
3.4.1    Navigation and communications systems
3.4.2    IoT connectivity
3.4.3    A possible pathway to autonomous flights

4    Ecosystem and Regulatory Framework

4.1    Ecosystem
4.1.1    Charging
4.1.2    Battery power – challenges
4.1.3    Hydrogen power – challenges
4.1.4    Take off and landing infrastructure
4.1.5    Airport infrastructure
4.1.6    MRO
4.2    Regulatory framework
4.2.1    Certification and standardisation
4.2.2    Safety
4.2.3    Airspace management
4.2.4    Sustainability

5    Regional Air Mobility and Urban Air Mobility

5.1    Regional Air Mobility – possible market development and use cases
5.1.1    How will the market evolve – different scenarios
5.1.2    User experience
5.2    Urban Air Mobility – possible market development and use cases
5.2.1    How will the market evolve – different scenarios
5.2.2    User experience
5.3    Implications for regional and city planning
5.3.1    Education
5.3.2    Permits
5.3.3    Short term city planning
5.3.4    Long term city planning
5.3.5    Regional planning
5.3.6    Transport planning and integration

6    Company Profiles and Strategies

6.1    Aircraft
6.1.1    Bye Aerospace
6.1.2    Eviation
6.1.3    Heart Aerospace
6.1.4    MagniX
6.1.5    Pipistrel
6.1.6    Universal Hydrogen
6.1.7    Wright Electric
6.1.8    ZeroAvia
6.2    eVTOLs
6.2.1    Archer
6.2.2    Beta Technologies
6.2.3    CityAirbus NextGen
6.2.4    EHang
6.2.5    Eve Air Mobility
6.2.6    Joby Aviation
6.2.7    Lilium
6.2.8    Supernal
6.2.9    Volocopter
6.2.10    XPeng (AeroHT)
6.2.11    Vertical Aerospace
6.2.12    Wisk

7    Market Forecasts and Scenarios

7.1    Market segmentation
7.2    Market size
7.2.1    Commercial eVTOLs
7.2.2    Privately owned eVTOLs
7.2.3    Electric aircraft
7.2.4    The current electric eVTOL and aircraft order stock
7.2.5    IoT Connectivity
7.3    Market value
7.4    Business models and use cases
7.5    Concluding remarks

List of Acronyms and Abbreviations

 

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