La mobilità urbana aerea è un concetto che può sembrare fantascientifico, ma che, anno dopo anno, sta diventando realtà. Ma vediamo meglio cosa sta succedendo in questo settore così avveniristico. L’industria aeronautica si trova a un bivio: può continuare a fare affidamento su turbine alimentate in modo convenzionale per spingere il volo – un percorso che probabilmente vedrà una notevole resistenza – oppure può scegliere di adottare modalità di propulsione più ecologiche, quali elettrico/ibrido e con carburanti eco-fuel attualmente molto più costosi rispetto ai carburanti tradizionali (circa il 180/200% in più).
Il concetto di Urban Air Mobility in realtà racchiude in sé molte possibilità che vanno al di là del semplice trasporto passeggeri come il supporto ai servizi di emergenza, il trasporto di sangue e organi, ma anche il monitoraggio del traffico o delle infrastrutture, della sicurezza pubblica e ovviamente il trasporto di merci. Quest’ultima è la prima frontiera che è stata aperta con l’uso di droni per la consegna di pacchi, il cosiddetto “Urban Goods Delivery” (UGD). Il settore si sta attualmente sviluppando attorno a diverse direttrici per cui sono in fase di studio e test soluzioni a guida umana, ma anche tecnologie che permettono la guida pilotata a distanza sia a vista del pilota (VLoS, Visual Line of Sight) che fuori da suo campo visivo (BLoS, Beyond the Line of Sight), mentre la guida autonoma sembra rappresentare ancora una sfida troppo grande.
In generale con UAM si intendono tutti quei mezzi di trasporto pensati per spostamenti aerei a cortissimo raggio (inferiore a 50 km) e a bassa quota (al di sotto dei 5.000 piedi/1.500 metri da terra) in ambito urbano ed extra-urbano, ma spessissimo si sottintende anche l’implementazione di soluzioni innovative per la smart mobility che prevedano l’impiego di tecnologie silenziose, pulite e sicure.
In un certo senso si potrebbe dire che il concetto abbia già trovato realizzazione con l’uso degli elicotteri per gli spostamenti in grandi città come Los Angeles, New York, Tokyo, San Paolo del Brasile o Città del Messico. Servizi di elitaxi in queste megalopoli sono attivi da diversi decenni, ma sono da sempre associati a costi elevati, forti rumori e un alto consumo di risorse. La UAM invece si pone l’obiettivo di adottare motori elettrici montati su veicoli all’avanguardia in grado di trasportare pochi passeggeri, ma a prezzi non molto diversi da quelli di un ordinario taxi, e soprattutto di arrivare praticamente ovunque grazie a soluzioni VTOL (Vertical Take-Off and Landing) a basso impatto sonoro.
Per poter assurgere a mezzo di trasporto di massa, però, l’intero settore deve affrontare una serie di sfide chiave che riguardano diversi aspetti: l’ideazione di aeromobili futuristici, dotati di motori elettrici all’avanguardia in grado di risolvere l'”indovinello” SWaP (Size, Weight and Power, ossia il bilanciamento dell’equazione potenza, leggerezza e dimensioni), a basso impatto sonoro (almeno 15 db in meno di un elicottero leggero), con costi contenuti per poter garantire un pricing adeguato alle aspettative e soprattutto sicuri.
Oltre al mezzo in sé sono poi necessarie una serie di infrastrutture – dai vertiporti a sistemi software per la gestione del traffico aereo – oltre che affrontare e sdoganare due aspetti fondamentali: il sistema di regole, norme e certificati, a livello burocratico, e l’accettazione sociale dell’UAM.
Gli aeromobili a decollo e atterraggio verticale devono affrontare la stessa sfida dell’industria automobilistica: la batteria.
A oggi gli eVTOL ai quali si sta puntando maggiormente propongono sistemi con batterie a ioni di litio (Li-ion) che rappresentano ancora l’unica vera alternativa affidabile a livello commerciale pur avendo dei limiti importanti a livello di peso, capienza e sicurezza (il liquido in cui sono immersi gli elettroliti è altamente infiammabile). In futuro sarà necessario trovare soluzioni che garantiscano maggiore autonomia e potenza, tempi di ricarica e peso inferiori, per cui si ipotizza che il salto possa avvenire con l’avvento delle batterie a stato solido.
Ecco perché progetti come ad esempio quello di costruire un vertiporto a Cortina d’Ampezzo al posto della riqualificazione dell’attuale aviosuperficie, molto più adeguata al territorio, non potrebbero mai avere un futuro.
Altre opzioni, come quella rappresentata dai motori ibridi, appaiono inadeguate in termini di rumorosità e inquinamento, mentre la propulsione a idrogeno col passare del tempo sembra sempre più una promessa che forse non sarà mantenuta.
Prendendo spunto da una ricerca di Rotstein Capital LTD ,società che si occupa di analisi e aviation industry e guidata da Renzo Pisu, i criteri di sicurezza che verranno attuati per i nuovi velivoli quasi certamente dovranno essere quelli già utilizzati per l’aviazione civile attuale. I nuovi standard, infatti, dovrebbero quindi uniformarsi alla “regola del 10 alla nona” ossia viene considerato accettabile un incidente catastrofico una volta ogni miliardo di ore volate. Su questo aspetto, però, peseranno molto le considerazioni emotive dei passeggeri: salire su un aerotaxi, infatti, non è come salire su un comune taxi.
Al di là della piccola percentuale della popolazione che soffre della classica “paura di volare”, c’è comunque una rilevante fetta di persone che non è abituato né si sente a suo agio in aria. Per esempio, le statistiche dicono che oggi circa il 40% degli statunitensi che vola, afferma di provare un certo senso di ansia, sarà quindi necessario un cambio di mentalità generale e generazionale per poter accettare nel proprio quotidiano gli spostamenti con gli aerotaxi. La differenza la farà probabilmente il graduale avvento di soluzioni per il trasporto merci e la sicurezza che il sistema e i mezzi stessi sapranno inspirare nei loro utilizzatori.
L’aspetto più nebuloso della sfida legata alle certificazioni è però rappresentato dal sistema politico e dalla sua capacità di adottare regole necessarie e condivise. L’industria automobilistica più avanzata ad esempio guarda comunque con un certo interesse alle prospettive della mobilità urbana aerea. Non è quindi casuale che la coreana Hyundai abbia stretto una partnership con il colosso dei car-sharing Uber per realizzare il prototipo di un eVTOL entro il 2023 (e sono in forte ritardo) oppure che la Toyota Motor Corporation abbia annunciato di aver investito 394 milioni di dollari per fornire servizi di manutenzione e controllo qualità nei lavori di costruzione di un aeromobile da parte di Joby Aviation. Il settore inoltre sta vedendo il fiorire di moltissimi progetti – nel 2019 se ne contavano un centinaio, ma nel 2022 sono già più di 500 – legati a startup come Kitty Hawk’s Cora, Joby e Terrafugia.
La battaglia per l’aereo elettrico è già cominciata e sono molte le start-up americane ed europee che ci stanno lavorando: Lilium, Volocopter, Zunum Aero, Aurora Flight, Joby Aviation, Vertical, Boeing, Airbus, Embraer. Tra un anno e mezzo entrambi i prototipi, un ibrido-elettrico seriale dotato di motore termico e un elettrico con celle a idrogeno saranno pronti al decollo anche se ovviamente solo in fase di prototipo e pronti per le operazioni di test. In futuro queste tecnologie potrebbero essere usate per la mobilità personale e gli aero-taxi urbani, settori con i più veloci tempi di sviluppo e su cui si stanno impegnando molte piccole aziende.
Apparentemente sembrerebbe non mancare molto. Se sulla carta si stima che il mercato degli aerei a propulsione elettrica crescerà dagli attuali 99,3 milioni di dollari ai 121, 8 milioni al 2023, con un ritmo del 4,17 % annuo (stima MarketAndMarket), non passa giorno che non ci sia un annuncio di un nuovo progetto.
L’ultimo, qualche settimana fa, dell’imprenditore visionario Elon Musk che è al lavoro su un progetto di aereo elettrico in grado di effettuare decolli e atterraggi verticali e volo supersonico ad alta quota. Grazie all’accelerazione tecnologica, l’industria aeronautica è entrata in un periodo di profondo cambiamento che rivoluzionerà l’aviazione traghettandola nell’era della propulsione elettrica e chiudendo con quella del carburante fossile.
Con tutta probabilità assisteremo a un percorso analogo a quello a cui s’è assistito con le automobili, cioè un passaggio al sistema ibrido. Quando la carica delle batterie cala, si innesca automaticamente il motore a carburante eco-fuel per alimentare il motore e far continuare a volare il velivolo.
Per una compagnia aerea tutto ciò comporterebbe una riduzione della spesa per il carburante in un range compreso tra il 40% e l’80%, nonché una diminuzione del rumore generato dai motori fino al 75%. In sostanza il carburante verrebbe adoperato nei momenti in cui l’aereo ha bisogno di maggiore potenza, cioè durante il decollo, ma una volta raggiunta la quota di crociera passerebbe all’elettrico.
Molte sono le aziende che stanno investendo in progetti a zero emissioni. La sfida della decarbonizzazione è una delle mission di molte aziende a livello globale. DHL, il colosso tedesco dell’express courier, per esempio, + una delle prime aziende del settore spedizioni a scommettere su un velivolo a zero emissioni. L’azienda ha recentemente siglato un accordo con Eviation per la fornitura dei velivoli Alice eCargo. Sono 12 i velivoli acquistati in opzione. I dodici esemplari dovrebbero essere consegnati a DHL entro il 2024, mentre il primo volo sperimentale del velivolo è previsto entro la fine del 2023. Il velivolo che sarà in grado di trasportare circa 1,2 tonnellate di merce e con una portata massima di 440 miglia nautiche, avrà bisogno di 30 minuti di ricarica per ogni ora di volo, operazione che potrà essere effettuata durante il carico e lo scarico delle merci.
I motori elettrici sono anche più leggeri rispetto ai motori a reazione e presentano un minor numero di componenti, ciò si traduce automaticamente anche in minori costi di manutenzione che rappresentano una spesa rilevante nel settore aeronautico.
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