皆さんこんにちは！
アメリカのジョビーやアーチャーのeVTOLの飛行が具体的になってきました。
早ければ来年の2025年には世界のどこかで日常のように飛行しているかもしれません。
しかしながら、初期のeVTOLの課題はまだまだ残ります。それはすなわち価格へと
転化され、普及の妨げになることは明らかです。
最初のEVTOLは前線産業を形成する、その問題点
バッテリー、負荷係数、使用率
これらは、初期の電動垂直離着陸機 (eVTOL) 業界の成功を阻む最大の制約要因でも
あります。これらを克服することで、乗客の 1 マイルあたりのコストを約 3.50 ドル
から 1.50 ドルに下げることができると、Eve Air Mobility と MIT の論文「 都市型航
空モビリティの需要の可能性 (2020)」で特定されています。共生することで、需要を
満たすために生産を拡大するために必要な市場需要が生まれます。
この記事では、これらの要因が認定された第 1 世代の eVTOL 航空機にどのような制
限を与えるか、また、業界が拡大するにつれてこれらの障壁を克服するための可能な
解決策について説明します。
バッテリーの制限
航空機自体の最大の制約はバッテリーパックです。開発中の次世代バッテリーセル化学
技術は増えていますが（詳細は後述）、eVTOLスタートアップ企業の大多数はリチウム
イオンを選択しています。Revolution.Aeroが相談した専門家によると、航空機のミッシ
ョンプロファイルに応じて、バッテリーパックの使用可能寿命（バッテリーの全容量が
元の容量の約80％に達したとき）は、今日の技術を使用して500〜5,000サイクルの間
持続する可能性があります。第1世代のeVTOLの場合、より可能性が高い数字は600〜
1,200サイクルですが、ミッションプロファイルによってはオペレーターにとってコスト
がかかる可能性があります。
「4、5年前から、この第1世代のeVTOL機は本質的には足掛かりだと言ってきました。
これは、新しいものを作ったり、古いものに新しい工夫を加えたりするための、侵入の
プロセスです」と、 Cubergの認証責任者であるガエターノ（トム）シオルティーノ氏
は語りました。 「一般的に、彼らはヘリコプターと異なることをしているわけではなく、
飛行機の利点を持つものもあります。理論が現実に合致するかどうかを見るのは興味深
いでしょう。」
Cuberg 社は、前述の次世代バッテリー化学開発企業の 1 社であることは注目に値します。
米国を拠点とするこの企業は、スウェーデンの Northvolt 社の子会社であり、独自の液体
電解質を使用したリチウム金属アノード化学に取り組んでいます。この化学は、現在のリ
チウムイオン化学よりも軽量でエネルギー密度が高いことが期待されています。
リチウムイオン電池の大きな問題は、セルの化学組成が瞬間的な電力需要に最適化されて
いないことです。航空宇宙基準に基づいて製造されているにもかかわらず、ほとんどの
リチウムイオン航空機電池は、電気自動車用の電池と同じ化学組成を使用して開発されて
います。
「考えてみてください。ほとんどの人は、加速するたびにアクセルペダルを踏み込むわけ
ではありません。ヘリコプターが行う必要があることに比べると、通常ははるかに穏やか
です。これを eVTOL に当てはめると、離陸時にかなり大きな電力需要があり、おそらく
自動車用途で見られるよりも長く持続します」と シオルティーノ 氏は言います。着陸時
にも同様に大きな電力パルスが発生しますが、バッテリーがある程度放電されているため、
電圧が低下し、より高いアンペア定格で消費されます。 「これはリチウムイオン バッテ
リーに大きな需要があり、全体的なサイクル寿命に影響を与える可能性があります。」
eVTOL OEM が抱えるもう 1 つの問題は、バッテリーにどのくらいの充電量が残っている
かをいつでも極めて正確に把握できる能力です。許容範囲 (バッテリーの特定の特性が全
体的なパフォーマンスに影響を与えずに変化できる許容範囲) が必要です。安全のために
少しは犠牲にし、予備要件を追加する必要があります。これらすべてが、航空機の航続距
離に重大な制限を課す可能性があります。 「これらの第 1 世代の航空機の航続距離は、
7、8 年前に予想されていたものにはならないと思います。ほとんどの飛行中に充電された
電力のほとんどが消費されます。そうなると、リチウムイオン バッテリーに過度の負担を
かけないミッション プロファイルを作成するという問題が生じます」と シオルティーノ 氏
は言います。
利用率と負荷率
クバーグの認証部門責任者が航空業界で働き始めた頃、彼はニューヨーク市を拠点とし、
観光ツアーやチャーター便を運航するヘリコプター運航会社に勤めていました。最盛期には
この会社では毎日 12 機から 20 機のヘリコプターがマンハッタンと南 3 州間を飛び交って
いたのです。最もよく働くヘリコプターは午前 8 時に基地を出発し、午後 8 時に帰ってき
ます。1 か月あたり約 100 時間、年間 1,200 時間の飛行時間です。
「それは 1980 年のことでした。当時は、短距離飛行で 60 ～ 80 ドル (現在の価値で 228
ドル) 、長距離観光飛行でその 2 倍の料金を請求していました」 とシオルティーノ氏は言
います。 「バスにたくさんの観光客が乗っていたので、乗客を降ろしてまた乗せる速度が、
再び空を飛ぶまでの時間の問題でした。このため、ニューヨークは年間 1,000 ～ 1,200 時
間の飛行時間、複数の乗務員で頑張れば 1,500 時間というビジネス モデルとして自信が持
てます。」
航空機の活用は、オペレーターの収益性を確保するための重要な要素です。eVTOLサービス
の開始時には、ほとんどの乗客がeVTOLを他の交通手段の代替として利用します。これは、
Eve Air MobilityとMITの論文「 Demand Potential for Urban Air Mobility」で定義されて
いる代替需要とも呼ばれます。この論文では、利益最大化の観点から、eVTOLオペレーター
は資産を最大限に活用し、最も支払い意欲の高い市場にサービスを提供することを目標とする
と強調されています。これは、平均的な旅行者が時間の節約に費やすのに十分なお金を持って
いる大都市圏と主要な交通ハブを中心とした、限られた数の地域とミッションタイプを意味し
ます。
実際には、成功に必要な秘訣は、少なくとも当初は、アラブ首長国連邦（UAE）などの地域
にしか存在しないと思われます。大手 eVTOL 開発業者の ジョビーとアーチャーは、（他の
理由の中でも）この点を認識しており、おそらく米国でのサービス開始よりも先に、UAE で
サービスを開始する予定です。
「北米やヨーロッパなどの市場では、第一世代のeVTOLが都市の端まで運航し、都市の周辺
に住む人々を地下鉄や鉄道などの交通ハブに結びつける様子が想像できます。ドバイなどの
市場では、都市内でサービスを提供する可能性のある異なるモデルが登場するかもしれませ
ん」と、 MIT航空宇宙学部の研究科学者で、航空宇宙気候・持続可能性担当エグゼクティブ
ディレクター、および『都市型航空モビリティの需要潜在力』 の共著者であるフロリアン・
アルロゲン氏は語ります。
「もう 1 つの潜在的な主要市場は空港アクセスです。これは、旅行者が通常、時間にかなり
敏感であるためです。このようなサービスの実用性は、空港に大きく依存します。ボストン
を例にとると、空港のレイアウトと市街地への近さにより、eVTOL のアクセスは非常に困難
で、規模が制限されます。空港が市街地から離れたミュンヘンやダラスなどの他の場所では、
空港のレイアウトが異なり、これがより現実的になる可能性があります。実装が成功するか
どうかは、都市の中心部に垂直離着陸場を建設できるかどうかにかかっていますが、これは
一般の受容の観点から問題に直面することになります 。
この論文の分析では、空港路線では価格弾力性が低いことがわかった。現在、この市場には、
Uber Copter や一部の大都市圏の Blade などのオンデマンド ヘリコプター サービスがサー
ビスを提供していることです。空港へのアクセス フローも日中はかなり安定しており、UAM
の運行は現在、旅行時間節約 (VTTS) の価値が高い高所得のレジャーおよびビジネス旅行者に
対応しています。フライトを逃した場合の高コストと不便さにより、空港旅行者の VTTS が
さらに高くなり、この層にとって UAM は地上輸送よりも魅力的です。運賃を一定に保つこと
は、利用率と搭乗率の方程式の重要な部分であり、両者は程度の差はあれ相互に依存してい
ます。
「オペレーターに尋ねる必要があるのは、市場セグメントをどのように組み合わせれば、
実際にコストをカバーし、適切な車両利用率につながるモデルに到達できるかということ
です。
通勤市場は、予測可能で大規模なフローがあるため便利です。問題は、ピークと谷間です。
それに応じて、フリートとインフラストラクチャのサイズを調整する必要があります。
ピーク需要に対応する必要がない時間帯に、すべての容量をどうしますか？ eVTOL の場
合、小型でありながら比較的資本集約的であるため、それだけでも問題になる可能性があ
ります」と アロゲン 氏は説明します。
シャトルとエアタクシーサービスという市場を混合することは、収益性の高いビジネス
モデルを作るための答えかもしれませんが、答えなければならない別の疑問を提起します。
対称的な需要を持つミッションプロファイルをどうやって見つけるか？ それを見つけられ
なかったという歴史的前例があります。非対称な交通パターンがコンコルドの収益性の欠
如の主な原因だったのです。
eVTOL プラットフォームの大半は、パイロット 1 名で 4 人乗りのレイアウトになってい
ます。そのため、片道の航空機シャトルが満員になることは可能かもしれませんが、反対
側で同じ数の乗客が出発を待っているという保証はありません。これは、VTTS が高い旅
行者に特に当てはまります。また、搭乗率が低いオンデマンドのエアタクシー サービスを
飛行する場合は、さらに困難になります。
FAAも同意しているようです。同機関は最近、FAA航空宇宙予測2024-2044を発表し、
エアタクシーのビジネスケースを弱めています。4人乗りでパイロット1人のeVTOLが空港
シャトル旅行を飛行する場合の想定平均搭乗率は3人です。しかし、エアタクシーの乗客
搭乗率は、 「サービスのオンデマンド性とそれに伴う移動の柔軟性」により、はるかに
低い1人になると予想されており、 地上タクシーの1.3とほぼ同じである。FAAの予測で
は、遅延のない直接移動を期待する乗客を考えると、オンデマンドタクシーサービスを
運営する際に、同じ旅行に複数の乗客を乗せることは困難になると想定されています。
パート135シャトルサービスには4人乗りeVTOLが適していますが、オンデマンドエア
タクシーサービスを運営する同じ航空機には適していないことを強調しているのです。
そして、それは、より小型の1人乗りまたは2人乗りの航空機（VolocopterのV2Xを考え
てみてください）がオンデマンドエアタクシーの運営にはよりビジネス的に理にかなって
いることを意味します。
海岸堡（かいがんほ）をコテージから遠ざける
Uber Elevate の 2016 年のホワイト ペーパー には、次のように記されています。
「VTOLが高価であれば、消費者にとっての価値が低いため市場規模が制限され、それ
が車両生産のさらなる制限につながります。この結果、VTOL はランボルギーニと同じ
く富裕層向けの小規模産業になります。」
ヘリコプターの 1 時間あたりの運航コストは、タイプとミッション プロファイルによ
って大きく異なります。単発エンジンのヘリコプターを使用したエア タクシー サービ
スの場合、コストは 1 飛行時間あたり約 1,000 ドルです。コストの内訳は、燃料 30%、
メンテナンス 40%、エンジン予備 15%、パイロットおよびその他の固定費 15% です。
高い車両利用率を維持することは、Uber Elevate の運用および経済モデルにおける重要
な前提です。eVTOL はエネルギー消費量が少ないため、直接的な運用コストは非常に低
くなりますが、バッテリー パック、特に充電は、航空機の飛行可能時間において重要な
役割を果たします。利用率と積載率も同様です。
Uber のミッションの例は、50 マイルの 2 回の飛行と、1 回の停止につき 10 分の待ち
時間、待ち時間中の急速充電です。バッテリーは、充電前に両方の飛行ができるよう
140 kWh の容量であると想定されており、最小巡航電力で 30 分間の IFR 予備電力と、
別の着陸地点への短い迂回に十分なエネルギーがあります。2 回の飛行後、航空機は
追加の飛行を行う前に最低 30 分間充電します。全体として、この論文では、VTOL の
設計寿命を 25,000 ～ 27,000 時間として、2,000 サイクル寿命のバッテリー パック
を使用しながら年間 2,080 時間飛行して 13 年間の運用が可能になると想定しています。
現実的には、キュバーグ社のシオルティーノ氏は、第一世代のeVTOLバッテリーパック
が2,000サイクルに達するとは考えておらず、また航空機が年間2,000時間の利用率を
達成するとも考えていませんが、それが 「経済的な公式を台無しにする」ことにはなら
ないと同氏は言います。
シオルティーノ氏は、現在運用されている従来の航空機エンジン向けに提供されている
ものと同様の、時間単位でエネルギーを供給するバッテリー リース ソリューションの
コンセプトを支持しています。ロールス ロイス社が 1962 年にデ ハビランド/ホーカー
シドレー 125 ビジネス ジェット機のバイパー エンジンをサポートするために初めて導
入したこのコンセプトは、飛行時間あたりの固定料金でエンジンとアクセサリの完全な
交換を提供します。
これをバッテリーパックに置き換えると、オペレーターは時間単位で料金を支払い、
バッテリーの耐用年数が尽きると交換用のバッテリーが用意されることになります。
「これは双方にとって良い財務提案だと思います。オペレーターは比較的定期的に新し
いバッテリーの費用を前払いする必要がありません。一方、時間単位でエネルギーを
提供する会社は、まだ80%の寿命がある古いバッテリーを他の用途に使用できます」
と シオルティーノ氏は言います。
一方、米国を拠点とする電気航空機開発企業ベータ・テクノロジーズは、バッテリー
リサイクル業者と緊密に協力し、使用済みバッテリーから原材料を回収して新しいバッ
テリーの製造に使用しようとしています。同社は、使用可能な廃棄バッテリーを自社の
充電インフラやその他の二次用途に再利用するプログラムを検討し始めています。
「私たちは、電池から炭素繊維、金属に至るまで、使用済み材料の循環型廃棄物の新た
な選択肢や二次利用を模索するための話し合いに積極的に取り組んでいます」と BETA
の広報担当者は語りました。
バッテリーの化学組成を変更することで、今日の問題も解決できると、シオルティーノ
氏は説明します。 「北米やヨーロッパで認証取得の最終段階にある企業の多くは、
次世代航空機に何ができるかについて、熱心な研究を行っています。そのため、彼らは
私たちや他の企業と、新しいバッテリーがもたらす可能性について話し合っています。」
キュバーグ氏は、リチウムイオンよりもはるかに高い温度で動作し、大きな持続的な
電力消費にもより耐性のあるリチウム金属バッテリー化学組成を開発しているのです。
これは、特に充電の下限ではより多くの電力消費が必要となり、より高いレベルの熱が
発生するため、eVTOLに適しています。 「次世代セルにより、航続距離が 50～100%
増加すると考えています。航続距離が 1 時間 30 分であれば、20 分間のフライトを
2 回または 3 回実行しても、バッテリー容量を十分超えません。これにより、全体的な
サイクル寿命も増加するはずです」と シオルティーノ氏は言います。
BETA も同様の考えですが、同社は eVTOL 機が最初から新しい機会を提供し、より
広範な市場に参入する前に拠点を築くだろうと指摘しています。 「バッテリー技術、
一般の受容性、業界の快適性が向上し続けるにつれて、電気航空がますます良くなる
ことは間違いありません が、電気航空は初日からオペレーターに大きなメリットをも
たらします。その価値を最大限に高め、バッテリーセル業界の技術開発で常に先を行く
方法を理解するために、当社は最近最先端のバッテリー施設を開設しました。そこでは
現在のバッテリーを積極的にテストすると同時に、次世代のバッテリーセルを評価およ
び分析しています。」
対称的な需要とコストの抑制
利用率と積載率に対するソリューションを提示するのはさらに困難です。資本コスト
が非常に重要であるため、コスト、ひいては価格は利用率に大きく依存します。小型
航空機では積載率と利用率が低くなるという一般原則があります。さらに、eVTOL
に提案されている交通の多くは一方通行です。
考えられる答えは、信頼できる対称的な需要を提供するユースケースを見つけること
です。数は少ないですが、いくつかの例は存在します。1つの例は、サウジアラビア
のハッジ巡礼シーズン中のジェッダからメッカへのルートです。このルートは、2024
年1月にサウジアラビア・ホールディングスのCEO、モハメッド・アル・カハタニ氏
によって発表され、ドイツのeVTOL開発企業リリウムの航空機を使用する予定です。
「サウジ航空は、ハッジシーズン中の巡礼者のための革新的な交通手段として、空飛
ぶタクシーの導入に向けて準備を進めています。VTOL機能が特徴のこれらの電気航
空機は、ジェッダのキング・アブドゥルアズィーズ空港からメッカのホテルまで乗客
を輸送します」と アル・カハタニ氏は述べています。サウジアラビアのメッカへの
ハッジは世界最大の人間の集まりと考えられており、昨年は約184万人の巡礼者が
この旅をしました。
明らかな解決策は、価格を低く抑えることです。Eve と MIT の論文で発表された分析
によると、1 人あたり 1 km あたり 1.50 ドルでは、1 人あたり 1 km あたり 3.50
ドルの価格から乗客の需要が 97% 増加することがわかりました。ただし、これには
大規模な eVTOL ネットワークの運用が必要であり、これは何年もの運用と、確立す
るための大規模な生産増強などのさまざまな関連要因の実現に依存します。商用サー
ビスに参入する第 1 世代の eVTOL にはまったく役立ちませんが、徐々に規模を拡大
することで、時間の経過とともにボリュームが構築され、運用コストが下がり、より
多くのインフラストラクチャを正当化できる積載率が向上すると予測できます。
Uber Elevate が提案したコンセプトは、8 年経った今でも、何年も先の未来を考え
なければ現実に思い描くことは難しいままです (2016 年の論文でも同様でした)。
しかし、論文では、都市航空輸送エコシステムは、OEM、市や国の役人、規制当局、
ユーザー、コミュニティなど、将来のモビリティ エコシステムをどのように形成でき
るかを理解するため、互いに交流することに熱心なすべての関係者の参加があって初
めて成功するという仮定で結論付けています。
Revolution.Aero ももちろん同意します。初期の事業が公共交通機関のエコシステム
で足場を築く可能性が最も高いのは、こうしたミクロ環境 (UAE のように、すべての
関係者が協力する意思があり、政府と規制当局が特に物事の実現に前向きな地域) 内
です。そこでは、より広範な市場に参入する前に、最初の拠点を築くことができます。
まとめ
この記事の中で特記する事項は、いかに実情に合った運用をできるかがエアタクシー
の発展へと繋がるかということです。自家用航空機のように個人が運用することは
従来の航空法の範囲での運用になります。しかしここでいうエアタクシーは、地域
と地域を結ぶシャトルバス的な運用が求められています。そのためにはインフラの
整備、法改正などが必要です。例えば、ＵＡＥなどの新興国が自国の砂漠の上（人口
密集地以外）での飛行する場合は、墜落して被害を与えるリスクは少ないでしょう。
しかし、マンハッタンや東京となると話は複雑です。墜落したときのリスクを軽減
するための運用方法や機体の性能が求められます。そうなると価格そのものが
上昇してきます。それが普及の妨げになるのはわかりきっています。今後の技術
開発がいかに需要を満足できるかはまだまだ未知数です。
それでは今日はこの辺で・・・
またお会いできる日を楽しみにしています。
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