An airports role in the transition to sustainable aviation with the implementation of electric planes

Luftfart er en viktig del av verdens kort- og langdistandemobilitet i dag og skaper store sosiale fordeler for verdens befolkning. Pågående elektrifisering av kommersiell luftfart har mål om å redusere de negative klimapåvirkningene fra industrien. Elektrifiseringen fører til stor økning i energibehov over hele verden og utfordrer kapasiteten i strømnettet. Green Flyway er et unikt nordisk samarbeid mellom Norge og Sverige og er en testarena for elektriske fly og andre luftfartøy. Prosjektet har fokus på å utvikle bærekraftig infrastruktur på flyplasser og å legge til rette for forskning. Bacheloroppgaven tar for seg introdusering av ladestasjoner for elektriske fly i dagens flyplassinfrastruktur og har fokus på forsyningssikkerhet. Hovedmålet er å utvikle et bærekraftig energi- og ladesystem på Åre Östersund flyplass. Systemet skal simuleres over et tidsperspektiv på 20 år i MATLAB og PSS DE Siemens. Simuleringen analyserer tre steg i elektrifiseringen av kommersiell luftfart. Det første steget er en testarena der små elektriske fly testes. I neste steg blir elektriske fly introdusert til det offentlige transportsystemet i buss-drift. Siste steg er buss-drift i kombinasjon med større elektriske fly med lengre rekkevidde. Simuleringene i MATLAB og PSS DE Siemens gir tilnærmet like resultater. Energilagring er nødvendig da høyeste last på flyplassen er større enn antatt abonnement på strømnettet. Introdusering av batteri som energilagring gir forsyningssikkerhet til systemet. Kapasiteten som trengs fra batteriene er svært avhengig av strømnettavtale og behovet øker jo mindre abonnement man har. Gjennom en solcelleinstallasjon får energisystemet selvforsyning av energi som dekker 4.8 % av energiforbruket gjennom prosjektets levetid. Solcellene bidrar til å redusere strømkostnader og er også en tilleggsinntekt ved at overskuddsenergien blir solgt til strømnettet. Utenom dette er energisystemet ikke avhengig av produksjonen fra solcellene for å fungere optimalt. Det er en risiko for at en solcelleinstallasjon på flyplassen ikke vil bli godkjent av myndigheter og det er derfor utført simuleringer både med og uten solceller. For å forsikre at energisystemet kan tåle uforutsett last ble det utført lastøkningstester. Den høyeste lastøkningen systemet tålte var 24 % i steg 3. SoH var høy gjennom hele simuleringen. Dette forsikrer at batteriene har lang levetid, også etter at prosjektet er ferdig. Mengden energilagring som trengs i systemet kan reduseres dersom tilgjengelig kapasitet fra lokalnettet øker. Lønnsomheten til prosjektet er avhengig av ladeinntekt. Nåverdien til prosjektet varierer mellom positiv og negativ verdi avhengig av hvilke antagelser som gjøres om inntekt. Finansiell støtte fra myndigheter og andre aktører er ekskludert i økonomiske beregninger, men kan ha stor innflytelse på hvor avhengig prosjektet vil være av ladeinntekt. Videre arbeid bør ta for seg noen av antakelsene som ble gjort i oppgaven. Forskning og utvikling i luftfartsindustrien er under stadig utvikling. Fremtidige teknologier kan påvirke premissene som ligger til grunn for denne oppgaven. Med dagens strømnettavtale er ikke Åre Östersund flyplass klar for den store energietterspørselen som kommer når kommersielle elektriske fly skal testes på testarenaen. Det vil derimot være høyst realistisk å ha et bærekraftig energisystem på flyplassen ved å inkludere energilagring. Dette er et viktig steg i utviklingen mot utslippsfri luftfart