Världen är i en omställning för en hållbarare framtid och det inkluderar miljövänligare transporter. Elflygplan är under utveckling och de kan fylla ett syfte för att minska flyg- trafikens miljöpåverkan. De elflygplan som förväntas vara i trafik först i Sverige har en passagerarkapacitet på cirka 19 personer och kan transporteras cirka 400 km. För att se vilken den totala påverkan elflygplan kan ha på miljön undersöktes de miljökonsekvenser som kan uppstå kring flygplatser. Studien begränsades till att analysera de luftföroreningar som uppstår i LTO-cykeln, vilket innefattar flygplanets rörelser på marken och upp till 915 m höjd i luften. De miljökonsekvenser som framförallt påverkas vid användandet av elflygplan är energiförbrukning och luftföroreningar. Vattenföroreningar och buller undersöktes också. Elförbrukningen kommer som väntat öka att vid användning av elflygplan och den ökar med antalet elflygplan i bruk. För att minska eekttoppar under laddning av flygplanen på flygplatser kan energilagring med batterier eller vätgas användas. Elflygplanen har inga emissioner av luftföroreningar och de kommer därför att minska. Desto fler elflygplan i trafik desto större minskning av luftföroreningar kommer ske. Bullerutbredningen kan tänkas minska vid starten med elflygplan medan högre bullernivåer kan förväntas vid landning då framförallt batterielektriska flygplan är tunga eftersom vikten av batterierna inte avtar med flygsträckan. För att elflygplan ska vara ett miljövänligare alternativ ur ett flygplatsperspektiv måste energin för att ladda flygplanet komma från hållbara källor. Den främsta skillnaden mellan batterielektriska flygplan och bränslecelsflygplan kommer att vara infrastrukturen som krävs på flygplatsen. Flygplan med bränsleceller och vätgas som drivmedel kommer även ha vattenånga som restprodukt vid användande medan batterielekt- riska plan har noll utsläpp till luften. Även ett ändrat resmönster är tänkbart där elflygplanen fyller ett transportsyfte från mindre flygplatser till större flygplatser för vidare resande. Detta skulle kunna minska persontransporter kring de större flygplatserna så som Arlanda. Då elflygplanen inte använder flygbränsle kommer även transporter av flygbränsle att minska. / The world is in a transition for a more sustainable future and that includes more environ- mentally friendly transport. Electric aircrafts are under development and they can fulfill a purpose to reduce the environmental impact from air trac. The electric aircrafts that are expected to first be in use have a passenger capacity of 19 people and can fly 400 km. To gain an understanding of the total environmental impact of electric aircraft, the environmental consequences that may arise around airports were investigated. The study was limited to analyzing the air pollutants that occur in the LTO-cycle, which includes the aircraft’s movements on the ground and up to 915 m altitude. The environmental consequences that are primarily aected by the use of electric aircraft are energy consumption and air pollution. Water and noise pollution were also analyzed. As expected, electric energy consumption will increase with the use of electric aircrafts and it increases with the number of electric aircraft in use. To reduce power peaks at airports that arise when charging, energy storage with batteries or hydrogen may be used. The electric aircraft have no emissions of air pollutants and the emissions around airports will therefore be reduced. The more electric aircrafts in trac, the greater the reduction in air pollution will be. The noise distribution can be expected to decrease at take-o with electric aircrafts, while higher noise levels can be expected when landing, especially since battery-electric aircraft are heavy at landing because the weight of the batteries does not decrease with the flight distance. For electric aircraft to be a more environmentally friendly alternative from an airport perspective, the energy used to charge the aircraft must come from sustainable sources. The main dierence between battery electric aircraft and fuel cell aircrafts will be the infrastructure required at the airport. Aircraft with fuel cells and hydrogen as fuel will also have water vapor as a residual product during flight, while battery-electric aircrafts have zero emissions to the air. A changed travel pattern is also conceivable, where the electric aircraft fulfill a transport alternative from smaller airports to larger airports for further travel. This could reduce passenger transports around the larger airports such as Arlanda. As the electric aircraft don’t use aviation fuel, transports of aviation fuel will also be reduced.

Dagens samhälle har utvecklats till ett stort globalt system där människan fått en signifikant påverkan på klimatet och miljön. För att nå målet i Parisavtalet är det många sektorer som behöver ställa om sina verksamheter till att bli hållbara. Det gäller i allra högsta grad flygsektorn som har stora utmaningar framför sig när det gäller att minska sitt klimatavtryck. En av möjligheterna för att väsentligt minska flygets klimatpåverkan är att övergå till flygplan som drivs med hjälp av batterier istället för fossila bränslen.I det här projektet undersöks om de tekniska och infrastrukturmässiga förutsättningarna finns för att elflyg ska kunna ersätta den befintliga flygtrafiken mellan Stockholm och Visby och när i tiden en sådan förändring kan ske. Litteraturstudier och intervjuer har använts för att utforska det nuvarande kunskapsläget som är relevant för elflyg inom batteriteknik, elmotorer, aerodynamik samt infrastruktur på de relevanta flygplatserna. Med den utgångspunkten har en matematisk modell använts för att studera om de rådande tekniska förutsättningarna är tillräckliga eller om förbättringar kommer krävas. Det som framkom var att det i teorin är möjligt att tillverka ett elflygplan som kan flyga hela sträckan med befintlig teknik men att utveckling av både batteriteknik och aerodynamik sannolikt kommer krävas när andra aspekter vägs in. Infrastrukturen på flygplatserna är dessutom inte anpassade för elflyg i dagsläget, vilket leder till att det i ett optimistiskt scenario kommer gå att elektrifiera flygtrafiken mellan Stockholm och Visby inom 10 år. / Today's society has evolved into a large global system where people have a significant impact on the climate and the environment. To achieve the goal of the Paris Agreement, many sectors need to change their business to become sustainable. This is very much the case for the aviation sector, which has major challenges ahead when it comes to reducing its climate footprint. One of the opportunities to significantly reduce the climate impact of aviation is to switch to aircraft powered by batteries instead of fossil fuels. This project examines whether the technical and infrastructure conditions are in place for electric aircraft to replace the existing air traffic between Stockholm and Visby and when such a change can occur in time. Literature studies and interviews have been used to explore the current state of knowledge relevant to electric aviation within battery technology, electric motors, aerodynamics and infrastructure at the relevant airports. Based on this, a mathematical model has been used to study whether the current technical conditions are sufficient or if improvements will be required. What emerged was that, in theory, it is possible to produce an electric aircraft that can fly the entire distance with existing technology, but that development of both battery technology and aerodynamics is likely to be required when other aspects are taken into account. The infrastructure at the airports is also not adapted for electric flights yet, which means that in an optimistic scenario it will take up to 10 years before air traffic can be fully electrified between Stockholm and Visby.

As society proceeds to advance and rely more and more on electricity, the number of high power solutions are on the rise for all types of industries. One industry where this is prolificis in the charging industry which has increasing demands coming from across the transport sector. In this thesis the objective is to unveil the growing need of high power charging solutions in electric aviation and how these implementations should be faced at an airport. Turnaround time for airplanes is crucial to keep low and with this comes the need of powerful electrical infrastructure. The increase of nationwide fast charging infrastructure and power-hungry industries takes a large toll on the regional and nationwide electrical grid. To analyze this problem in the thesis, a battery energy storage system and photovoltaic system are put into action and their impact is simulated in MATLABs Simulink. Results are gathered and the positive peak shaving capabilities for this potential solution is clear. Results also show a substantial increase to the total power consumed by the airport as fast charging is introduced for electrical airplanes. It also showed how well a battery energy storage system pairs with a photovoltaic system. Furthermore, the photovoltaic system works well with supplying both the airport infrastructure as well as the battery storage system with residual electricity. Another aspect of a photovoltaic system lies in its reflective properties, which can blind both pilots and other personnel. Therefore it is important that location for the photovoltaic system is well thought out to ensure safety at the airport. In future research a more detailed and complex simulation model would be recommended to have more reliable results.

Under de senaste Ã¥ren har flygets klimatpÃ¥verkan blivit alltmer uppmärksammad för att den, precis som annan klimatpÃ¥verkan, behöver minska. Samtidigt väntas flygresandet öka de kommande Ã¥ren och flyget är en viktig faktor för ekonomisk tillväxt i världen. Därför syftar denna studie till att undersöka hur de ekonomiska förutsättningarna för el- och hybridflygplan i regional kommersiell flygtrafik i Sverige är genom investeringskalkylering. Som en fallstudie väljs tre regionala flyglinjer frÃ¥n Malmö Airport för att kunna applicera kalkylmetoderna pÃ¥ och vid applicering av dessa kartläggs utbetalningskällor för flygplan och lämpliga nivÃ¥er av inbetalningar i form av passagerarbiljetter bestäms. Resultatet för studien utarbetas genom tre scenarier och visar ett positivt nuvärde för investeringar av el- och hybridflygplan när investeringen inte belastar flygoperatören. Om flygoperatören däremot genomför investeringen av flygplanen utan nÃ¥got ekonomiskt stöd uppnÃ¥s lönsamhet endast i väldigt begränsad omfattning vid vissa förutsättningar. En slutsats frÃ¥n studien är att det kommer att krävas stora investeringar för att kunna använda el- och hybridflygplan i kommersiell flygtrafik, antingen av flygoperatören eller en annan aktör som möjliggör att investeringen inte belastar flygoperatören. El- och hybridflygplanens fÃ¥tal stolar ombord och de investeringar som behöver göras innebär att de genomsnittliga biljettpriserna pÃ¥ samtliga tre regionala flyglinjer som undersökts ökar. Dock kan subventioner för resenärer som reser med el- och hybridflygplan och samt eller investeringsstöd till flygoperatörer förbättra möjligheten att använda el- och hybridflygplan i kommersiell flygtrafik. / <p>Examensarbetet är utfört vid Institutionen för teknik och naturvetenskap (ITN) vid Tekniska fakulteten, Linköpings universitet</p>

This master thesis will be part of a larger project called Sustainable Energy Transition in Aviation (SETA), which will be done in collaboration with the Division of Sustainability, Industrial Dynamics and Entrepreneurship (SIDE) at INDEK. The overall thesis aims to contribute to accelerate the energy transition within the aviation sector, with a focus on three technologies: bio-based jet fuels, hydrogen fuels and electrical aircraft. Moving on, this research project is being pursued because aviation is one of the most important CO2 emitters in Sweden. Indeed it accounts for 5% of total Swedish emissions (Klimatpolitiska Rådet, 2020). Due to its complexity as a socio technical system and its tight interrelations between its components, aviation is struggling to change. Therefore, a transformative pressure is raising in order to meet 2030 and 2045 targets. The aim of the research is to highlight how the introduction of alternative fuels and technologies might help aviation to reach carbon neutrality. Moreover, the aviation industry could be classified as a socio-technical system, thereby a conceptual framework was used to better analyze its transition. The Multi-Level Perspective framework (MLP) was thus applied with the intent of describing how the sustainable energy transformation will happen at the different levels. Through interviews it was possible to underline the different challenges within the aviation system, while also highlighting future scenarios of the air transport sector. Furthermore, by developing a modelling analysis through the LEAP software, it was possible to hypothesized several scenarios where biofuels, hydrogen and electric airplanes growth varies under specific assumptions. Finally, the analysis highlighted that the introduction of these alternative technologies will be crucial to support aviation in its green transformation. Indeed, between year 2015 and 2045, the total emissions from the analyzed transport sector were reduced by 90%. Therefore, aviation will essentially need these new technologies in order to transform and become greener. / Detta examensarbete kommer att ingå i ett större projekt som heter Sustainable Energy Transition in Aviation (SETA), vilket kommer att göras i samarbete med avdelningen för hållbarhet, industriell dynamik och entreprenörskap (SIDE) vid INDEK. Den övergripande avhandlingen syftar till att bidra till att påskynda energiövergången inom flygsektorn, med fokus på tre tekniker: biobaserade jetbränslen, vätgasbränslen och elektriska flygplan. Detta forskningsprojekt pågår eftersom luftfarten skapar stora mängder koldioxidutsläpp i Sverige. Det står för 5% av de totala svenska utsläppen (Klimatpolitiska Rådet, 2020). På grund av dess komplexitet som ett sociotekniskt system och dess snäva samband mellan komponenter, kämpar luftfarten för att förändras. Därför ökar ett transformerande tryck för att nå 2030 och 2045 mål. Syftet med forskningen är att belysa hur införandet av alternativa bränslen och tekniker kan hjälpa luftfarten att nå koldioxidneutralitet. Dessutom kan flygindustrin klassificeras som ett socio-tekniskt system, varigenom en konceptuell ram användes för att bättre analysera dess övergång. Multi-Level Perspective Framework (MLP) tillämpades således med avsikten att beskriva hur den hållbara energiomvandlingen kommer att ske på de olika nivåerna. Genom intervjuer var det möjligt att ta fram de olika utmaningarna inom flygsystemet, samtidigt som man framhävde framtida scenarier inom lufttransportsektorn. Genom att utveckla en modelleringsanalys genom LEAPprogramvaran var det dessutom möjligt att hypotisera flera scenarier där biodrivmedel, väte och elektriska flygplanstillväxt varierar under specifika antaganden. Slutligen visade analysen att införandet av dessa alternativa tekniker kommer att vara avgörande för att stödja luftfarten i dess gröna omvandling. Mellan 2015 och 2045 minskade de totala utsläppen från den analyserade transportsektorn med 90%. Därför kommer luftfarten i huvudsak att behöva dessa nya tekniker för att förändras och bli grönare.

In light of rising environmental concerns, and with governments world-wide legislating for drastic GHG emission reductions, the aviation industry, being an important contributor to global warming, is facing strong pressures to transform. However, given the social and economic relevance of aviation as rapid transport method and an enabler of globalization, a reduction in aviation emissions is unlikely to come from reduced air transport. Instead, three aviation technologies have received increased attention within the literature for their potential to account for high emission reductions in the coming decades: biofuels, electric and hydrogen aircraft. Countries worldwide have committed to ambitious climate goals. Sweden, for example, is expecting to become fossil-free by 2045. However, are airports already preparing for the adoption of these technologies? What factors can help airports transform in this environmental transition? Is there something to be learnt from the early adopters? The present report draws information from a survey to Swedish commercial airports, and a round of interviews with industry experts, in order to shed light on these questions. By mapping the progress of airports through the survey, and analyzing its results using the Diffussion of Innovation Theory, it is possible to draw conclusions on how much progress airports in the Swedish context have made. Additionally, by collecting interview results and analyzing them through the Multi-level perspective, it is possible to understand the factors that favoured the adoption of new technologies by these leading airports. / Mot bakgrund en ökande oro för miljön, lagstiftar regeringar världen över om drastiska minskningar av utsläppen av växthusgaser. Flygindustrin, som är en viktig bidragande orsak till den globala uppvärmningen, står inför starka påtryckningar att ställa om. Med tanke på flygets sociala och ekonomiska betydelse är det dock osannolikt att en minskning av flygets utsläpp kommer att ske genom minskade flygtransporter. Istället har ny teknik för att minska flygets miljöpåverkan fått ökad uppmärksamhet i litteraturen. Tre föreslagna tekniker kan ha potential att avsevärt minska utsläppen av växthusgaser under de kommande decennierna: biodrivmedel, samt el- och vätgasdrivna flygplan. Sverige har antagit ambitiösa klimatmål och räknar med att bli fossilfritt 2045. Men har flygplatserna ännu börjat förbereda sig för att införa någon av teknikerna ovan? Vilka faktorer kan hjälpa flygplatserna i denna övergång och finns det något att lära av de tidiga användarna? Denna rapport bygger på en undersökning av ett antal svenska flygplatser och intervjuer med branschexperter. Genom att plotta de undersökta flygplatsernas svar med hjälp av Diffussion of Innovation Theory - DOI, är det möjligt att dra slutsatser om hur långt de svenska flygplatserna har kommit i sin omställning. Genom att analysera intervjuresultaten med hjälp av flernivåperspektivet MLP är det dessutom möjligt att förstå vilka faktorer som gynnade införandet av ny teknik på dessa flygplatser.