ゼロアビアの6人乗り航空機が昨年9月に英国のクランフィールド飛行場から8分間の飛行を完了したとき、同社は商用サイズの航空機による初の水素燃料電池飛行は「大きな進歩」だと主張した。
同社によると、改造されたパイパー・マリブのプロペラ機は、現在世界最大の水素燃料航空機となっている。「水素燃料電池を搭載した実験機はいくつかあるが、この機体の大きさは、有料の乗客が真のゼロエミッション飛行を間もなく実現できる可能性を示している」と、ゼロアビアのCEO、ヴァル・ミフタホフ氏は付け加えた。
しかし、この飛行機はどのくらい水素を動力源としているのだろうか、そして ZeroAvia はどのくらい旅客輸送に近づいているのだろうか?
「この特別なシステムでは、すべてのエネルギーが水素から得られるわけではありません」と、ミフタホフ氏は直後の記者会見で述べた。「バッテリーと水素の組み合わせがあります。しかし、バッテリーと水素燃料電池を組み合わせることで、純粋に水素だけで飛行することが可能になります。」
ミフタホフ氏の発言だけでは、全体像は掴めない。TechCrunchが入手した情報によると、この画期的な飛行に必要な電力の大部分はバッテリーで賄われており、ZeroAviaの長距離飛行や新型機でもバッテリーが重要な役割を果たすことになるという。また、Malibuは技術的には旅客機ではあるものの、ZeroAviaは大型の水素タンクなどの装備を搭載するため、5席のうち4席を交換する必要があった。
わずか4年足らずで、ゼロアビアはピックアップトラックを使った航空機部品のテストから英国政府の支援を得て、ジェフ・ベゾス、ビル・ゲイツ、そしてつい先週にはブリティッシュ・エアウェイズといった大物投資家からの投資を獲得するまでに成長しました。今、問われているのは、同社が主張する軌道を維持し、航空業界に真の変革をもたらすことができるかどうかです。
ゼロアビアの水素燃料航空ビジョンは、アマゾン、シェル、ビル・ゲイツが支援するファンドから2140万ドルを獲得した。
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航空は現在、人類全体の炭素排出量の2.5%を占めており、2050年までに地球の炭素収支の4分の1にまで増加する可能性があります。バイオ燃料は樹木や食用作物の代替となり、バッテリーは短距離飛行以上の用途には重すぎます。一方、水素は太陽光や風力発電で生成でき、非常に大きなエネルギーを供給します。
燃料電池は、水素と空気中の酸素を効率的に反応させ、電気、熱、水だけを生成します。しかし、だからといって、既存の航空機に燃料電池をそのまま搭載できるわけではありません。燃料電池は重くて複雑であり、水素は大型の貯蔵庫を必要とし、スタートアップ企業が解決すべき技術的課題は数多くあります。
ロシア生まれのミフタホフ氏は、物理学の博士号取得を目指して1997年にアメリカに渡りました。複数の企業を立ち上げ、Googleで勤務した後、2012年にBMW 3シリーズ用の電動コンバージョンキットを製造するeMotorWerks（別名EMW）を設立しました。
しかし2013年、BMWはEMWが自社の商標を侵害していると訴えた。ミフタホフ氏は、ロゴとマーケティング資料を変更し、BMWとの提携を示唆することを控えることに同意した。また、BMWオーナーからの需要が低迷していることも認識していた。
EMWはその後、充電器とスマートエネルギー管理プラットフォームの提供へと事業を転換しました。この新たな方向性は成功し、2017年にはイタリアのエネルギー企業EnelがEMWを1億5000万ドルで買収したと報じられています。しかし、ミフタホフ氏はここでも法的困難に直面しました。
EMWの副社長ジョージ・ベタック氏は、ミフタホフ氏に対し2件の民事訴訟を起こし、ミフタホフ氏が特許から自身の名前を削除し、金銭を隠蔽し、さらにはベタック氏が自身の知的財産権をEMWに譲渡したかのように見せかけるために文書を偽造したなどと主張した。ベタック氏は後に一部の訴訟を取り下げた。これらの訴訟は2020年夏に静かに和解した。
2017年にEMWを売却してから数週間後、ミフタホフ氏はカリフォルニア州サンカルロスにゼロアビアを設立し、「ゼロエミッション航空」という目標を掲げました。彼は、航空業界がBMWのドライバーよりも既存航空機の電動化に関心を持つことを期待していました。
第一歩：電池
ゼロアビアの初公開は2018年10月、サンノゼの南西50マイル（約80キロメートル）にあるホリスター空港で行われました。ミフタホフ氏は1969年製のエルカミーノの荷台にプロペラ、電動モーター、バッテリーを搭載し、電力のみで時速75ノット（約140キロメートル）まで加速しました。
12月、ゼロアビアはパイパーPA-46マトリックスを購入した。これは、後に同社が英国で使用することになる機体によく似た6人乗りのプロペラ機で、ミフタホフ氏のチームはモーターと約75kWhのリチウムイオン電池を搭載した。これはエントリーレベルのテスラモデルYとほぼ同じ容量だ。
2019年2月、FAA（連邦航空局）から試験的な耐空証明を取得してから2日後、全電気式のパイパーは飛行を開始した。4月中旬には、マトリックスは最高速度と最大出力で飛行し、水素燃料へのアップグレード準備が整った。
輸入記録によると、ゼロアビアは3月にドイツからカーボンファイバー製の水素タンクを受領した。左翼にタンクを搭載したマトリックスの写真は1枚存在するが、ゼロアビアは飛行中の動画を公開していない。何か問題が発生したのだ。
企業の持続可能性への取り組みがカーボンオフセットのスタートアップ企業に道を開くかもしれない
7月、ZeroAviaの研究開発ディレクターがパイパーオーナー向けフォーラムにメッセージを投稿しました。「愛機Matrixの主翼を損傷してしまいました。大変愛用しており、交換が必要です。近々部品として販売される[適切な機体]をご存知の方はいらっしゃいますか？」
ミフタホフ氏は、これまで報告されていなかった損傷が、ゼロアビア社が機体の改修作業中に発生したことを確認した。この機体はそれ以来飛行しておらず、ゼロアビア社がシリコンバレーのスタートアップ企業として歩んできた道のりは終わりに近づいていた。
英国への移住
ゼロアビアの米国での飛行試験が中断されたため、ミフタホフ氏はボリス・ジョンソン首相が「新たなグリーン産業革命」に期待を寄せている英国に目を向けた。
2019年9月、英国政府支援企業である航空宇宙技術研究所（ATI）は、ゼロアビアが主導するプロジェクト「HyFlyer」に268万ポンド（330万ドル）の資金提供を行いました。ミフタホフ氏は、1年以内に280マイル（約450キロメートル）以上飛行可能な水素燃料電池パイパーを納入することを約束しました。資金は、燃料電池メーカーのインテリジェント・エナジーと、水素燃料供給技術を提供する欧州海洋エネルギーセンター（EMEC）が共同で負担します。
「ゼロアビアは、航空機に電動パワートレインを後付けするというコンセプトを実証しており、バッテリーではなく水素で駆動したいと考えていました」と、当時EMECの水素担当マネージャーを務めていたリチャード・エインズワースは語る。「それがHyFlyerプロジェクトの目的でした。」
ATIのCEO、ゲイリー・エリオット氏は、ZeroAviaがバッテリーシステムではなく燃料電池を使用していることがATIにとって「非常に重要」であるとTechCrunchに語った。「成功の可能性を最大限に高めるためには、投資プロファイルを広める必要があります。」
ゼロアビアはクランフィールドに設立され、2020年2月に損傷したマトリックスに似た6人乗りのパイパー・マリブを購入した。同社は6月までにバッテリーを搭載し、飛行させたものの、政府はまだ安心を得る必要があった。テッククランチが情報公開請求に基づいて入手した電子メールによると、ある当局者は「ATI（航空交通管制局）を悩ませている懸念に対処するために何ができるか、喜んで話し合い、検討させていただきます」と記していた。
Intelligent EnergyのCTO、クリス・ダッドフィールド氏はTechCrunchに対し、HyFlyerプログラムは順調に進んだものの、同社が大型の燃料電池を飛ばすにはまだ何年もかかるとし、ZeroAviaの飛行機を見たことすらなかったと語った。
ZeroAviaとIntelligent Energyの提携は、英国政府からの資金確保には役立ったかもしれないが、Malibuの電力供給には役立たなかった。ZeroAviaは燃料電池のサプライヤーを早急に見つける必要があった。
第2段階：燃料電池発電
ゼロアビアは8月、政府関係者に「現在、初の水素燃料飛行に向けて準備を進めている」と書簡を送り、国務長官に同席を要請した。
ミフタホフ氏によると、ゼロアビアのデモ飛行では250キロワットの水素燃料電池パワートレインが使用された。これは航空機に搭載された史上最大のパワーである。これはパイパーが通常使用する内燃機関に匹敵する出力であり、飛行において最も過酷な段階である離陸において十分な安全マージンを確保する。
ZeroAvia は燃料電池の供給業者を明らかにしておらず、250kW のうちどれだけが燃料電池から供給されているかの詳細も明らかにしていない。
しかし、デモ飛行の翌日、スウェーデンのPowerCell社は、PowerCell MS-100燃料電池1個が「パワートレインの不可欠な部分」であると述べたプレスリリースを発表しました。
MS-100の最大出力はわずか100kWで、残りの150kWは利用されていない。つまり、離陸に必要な電力の大部分はパイパーのバッテリーから供給されていた可能性がある。
TechCrunchとのインタビューで、ミフタホフ氏はパイパーが9月の飛行では燃料電池だけで離陸することは不可能だったと認めた。同氏によると、同機のバッテリーはデモ飛行中ずっと稼働していた可能性があり、「機体にいくらかの安全マージンを追加した」という。
多くの燃料電池車は、変動を平滑化するため、あるいは一時的に出力を増強するためにバッテリーを使用していますが、一部のメーカーは電源についてより透明性を高めています。離陸時にバッテリーに頼ることの問題点の一つは、飛行機が飛行中ずっとバッテリーを搭載しなければならないことです。
「水素燃料電池航空機の根本的な課題は重量です」と、別の航空機向けに2000kWの燃料電池パワートレインの開発で協力しているユニバーサル・ハイドロジェン社のCEO、ポール・エレメンコ氏は述べた。「軽量化の手段の一つは、パイロットがスロットルを全開にした時だけ使用する、はるかに小型のバッテリーを搭載することです。」
2月、ゼロアビアの副社長セルゲイ・キセレフ氏は、同社の目標はバッテリーを一切使わないことだと述べた。「バッテリーは離陸時に推進力を高めるために使われるかもしれない」と、同氏は王立航空協会で述べた。「しかし、機体に異なる種類の推進力やエネルギー貯蔵装置を用いると、認証取得は著しく困難になるだろう」
バッテリーに大きく依存することで、ゼロアビアは投資家や英国政府に向けた注目を集めるデモ飛行を成功させることができたが、最終的には有料の乗客を乗せた最初の飛行を遅らせる可能性がある。
熱の問題
廃熱を排出する排気装置がないため、燃料電池は通常、過熱を避けるために複雑な空冷または液体冷却システムを必要とする。
「これが本当に重要な知的財産であり、燃料電池とモーターを購入してそれらを接続するだけでは済まない理由なのです」とエレメンコ氏は言う。
ケルンのドイツ航空宇宙センターは、2012年から水素燃料電池航空機の飛行を行っています。現在の機体である特注設計のHY4は、4人の乗客を乗せ、最大450マイル（約720キロメートル）の飛行が可能です。65kWの燃料電池には、冷却空気の流れを最適化するために、空力学的に最適化された大型のチャネルを備えた液体冷却システムが搭載されています（写真参照）。
同様の100kWシステムでは、通常、HY4よりも長く、3分の1ほど大きい冷却吸気口が必要になります。ZeroAviaのPiper Malibuには、追加の冷却吸気口は一切ありません。
「開口部は離陸時の速度どころか巡航速度に対しても小さすぎるようだ」と、ゼロアビアと同じ企業数社と取引があるため匿名を条件に希望した航空燃料電池エンジニアは語った。
ジョビー・アビエーションとの取引が控えているとの報道もあり、電気航空機は100億ドル規模の事業へと急成長している。
「熱交換器の位置と構成については実験が必要でしたが…熱に対処するために機体の形状を再設計する必要はありませんでした」とミフタホフ氏は反論した。彼によると、飛行中、燃料電池は85～100kWで稼働していたという。
TechCrunchによるZeroAviaへのインタビューに続いて、同社は地上テスト中にPiperの燃料電池が最大70kWで稼働している様子を映したと思われるビデオを公開した。これは飛行中はより高い電力レベルに相当する可能性がある。
まだ長距離飛行で実証する必要があるものの、ZeroAvia は他のエンジニアを何年も悩ませてきた熱の問題を解決したかもしれない。
次の飛行機：もっと大きく、もっと良くなる？
9月、ロバート・コーツ航空大臣はクランフィールドを訪れ、デモ飛行を視察しました。「これは数十年にわたる航空業界における最も歴史的な瞬間の一つであり、ゼロアビアにとって大きな勝利です」と飛行後、コーツ大臣は述べました。タイム誌は、ゼロアビアの技術を2020年の最高の発明の一つに選出しました。
HyFlyerの飛行延長はまだ先ですが、英国政府は12月にHyFlyer 2を発表しました。これは、ZeroAvia社が大型機向けに600kWの水素電気パワートレインを納入する1230万ポンド（約16億3000万円）規模のプロジェクトです。ZeroAvia社は、19席の航空機を2023年に商用化することを合意しました（現在は2024年とされています）。
同日、ゼロアビアはシリーズAラウンドで2,130万ドルの投資家ラインナップを発表しました。投資家には、ビル・ゲイツのブレイクスルー・ベンチャーズ・ファンド、ジェフ・ベゾスのアマゾン・クライメート・プレッジ・ファンド、エコシステム・インテグリティ・ファンド、ホライゾン・ベンチャーズ、シェル・ベンチャーズ、サマ・エクイティが含まれています。同社は3月下旬に、これらの投資家から、アマゾンは参加せずブリティッシュ・エアウェイズも参加する形で、さらに2,340万ドルを調達したことを発表しました。
ミフタホフ氏によると、マリブは現在までに約12回の試験飛行を完了しており、英国での長距離飛行はCOVID-19の影響による遅延のため、今年後半に延期された。また、ハイフライヤー2については、当初はバッテリーと燃料電池を半分ずつ使用するが、「最終的に認証可能な飛行構成では、燃料電池から600kWの電力をフルに得ることになる」とミフタホフ氏は述べている。
ゼロアビアが約束した航空機の納入に向けて、まずは19人乗り、次に2026年に50人乗り、そして2030年までに100人乗りの航空機を納入するという厳しい課題に直面していることは間違いない。
SECはニコラに対する空売り業者の主張を調査すると報道
水素燃料電池は、水素燃料電池トラックの公開デモを誇張したスタートアップ企業ニコラのせいで、いまだにインチキ臭いイメージが漂っている。ニコラは、株価暴落とSEC（証券取引委員会）による調査を招いた。ゼロアビアのような野心的なスタートアップにとって最善の選択肢は、たとえ持続可能な航空旅行の展望に期待を寄せる投資家や一般大衆の期待を冷やすことになったとしても、現在の技術と今後の課題についてより透明性を高めることだ。
「ZeroAviaの成功を心から願っています」とポール・エレメンコは語る。「私たちは非常に補完的なビジネスモデルを持っており、共に水素航空を実現するためのバリューチェーンを完成させていきたいと思っています。」
