Máy bay điện đã bay thật: có máy bay huấn luyện hai chỗ chạy pin được cấp chứng chỉ loại từ năm 2020, có thuỷ phi cơ và máy bay chở hàng chạy pin bay thử. Nhưng chở hàng trăm khách vượt đại dương bằng pin thì chưa thể trong vài thập kỷ tới, vì pin hiện nay chỉ chứa được một phần rất nhỏ năng lượng so với cùng khối lượng nhiên liệu phản lực. Tương lai gần của máy bay điện là các chặng ngắn, máy bay nhỏ, và các dạng lai pin với nhiên liệu hoặc hydro.
Bài toán cân nặng: vì sao pin khó lên trời
Ô tô điện đã phổ biến, vậy vì sao máy bay điện còn hiếm? Câu trả lời nằm ở một con số gọi là mật độ năng lượng — bao nhiêu năng lượng chứa trong mỗi kg.
| Nguồn năng lượng | Mật độ năng lượng (xấp xỉ) | So với pin lithium-ion |
|---|---|---|
| Pin lithium-ion tốt hiện nay (mức tế bào pin) | 250–300 Wh/kg | 1 lần |
| Nhiên liệu Jet A-1 | Khoảng 12.000 Wh/kg | Khoảng 40–50 lần |
| Hydro lỏng (chưa tính bồn chứa) | Khoảng 33.000 Wh/kg | Hơn 100 lần |
Khoảng cách thực tế nhỏ hơn bảng một chút, vì động cơ điện biến hơn 90% năng lượng thành công có ích, trong khi động cơ phản lực chỉ đạt khoảng 35–40%. Nhưng dù tính cả điều đó, pin vẫn nặng hơn nhiều lần cho cùng quãng bay. Thêm vào đó là vỏ pin, hệ làm mát, dây dẫn, nên mật độ của cả khối pin còn thấp hơn mức tế bào.
Máy bay còn chịu một bất lợi mà ô tô không có: pin không nhẹ đi khi hết điện. Máy bay chạy dầu hoả nhẹ dần suốt chuyến, chặng dài có khi đốt mất gần nửa trọng lượng cất cánh, hạ cánh nhẹ hơn hẳn. Máy bay điện hạ cánh nặng y như lúc cất cánh. Với ô tô, cân nặng chỉ làm tốn điện; với máy bay, mỗi kg là một kg phải nâng lên trời suốt chuyến.
Những cột mốc đã có thật
- 2015 — Airbus E-Fan: chiếc máy bay điện hai chỗ nhỏ bay qua eo biển Manche, như một màn trình diễn công nghệ. Dự án sau đó dừng lại.
- 2015–2016 — Solar Impulse 2: hai phi công người Thuỵ Sĩ Bertrand Piccard và André Borschberg thay nhau lái chiếc máy bay chạy năng lượng mặt trời bay vòng quanh thế giới qua 17 chặng, khởi hành và kết thúc ở Abu Dhabi, không dùng một giọt nhiên liệu. Máy bay có sải cánh lớn hơn Boeing 747 nhưng chỉ chở một người, bay rất chậm — đó là thử nghiệm sức bền của công nghệ, không phải mẫu máy bay thương mại.
- Tháng 12/2019 — thuỷ phi cơ điện ở Canada: hãng Harbour Air cùng công ty động cơ magniX cho bay thử một chiếc thuỷ phi cơ de Havilland Beaver đời cũ đã thay động cơ điện, tại Vancouver.
- Tháng 6/2020 — Pipistrel Velis Electro: máy bay hai chỗ của Slovenia trở thành máy bay điện hoàn toàn đầu tiên được Cơ quan An toàn Hàng không châu Âu (EASA) cấp chứng chỉ loại. Thời gian bay chừng gần một giờ, dùng để huấn luyện phi công vòng quanh sân bay.
- Tháng 11/2021 — Rolls-Royce Spirit of Innovation: máy bay điện một chỗ lập kỷ lục tốc độ được Liên đoàn Hàng không Quốc tế (FAI) xác nhận, khoảng 555,9 km/h trên quãng 3 km.
- Tháng 9/2022 — Eviation Alice: máy bay điện chín khách bay lần đầu ở bang Washington (Mỹ), trong chuyến bay thử khoảng tám phút.
Cũng có những dự án dừng giữa đường, nói lên độ khó của bài toán: chương trình lai điện E-Fan X của Airbus, Rolls-Royce và Siemens bị hủy năm 2020; máy bay thử nghiệm X-57 Maxwell của NASA kết thúc năm 2023 mà chưa bay lần nào.
Máy bay điện hợp với việc gì
Với pin hiện nay, máy bay điện có chỗ đứng rõ ràng ở vài việc:
- Huấn luyện bay: bài học vòng quanh sân bay chỉ cần 30–60 phút. Máy bay điện êm, không mùi khói, chi phí điện và bảo dưỡng thấp vì động cơ điện có rất ít bộ phận chuyển động.
- Chặng rất ngắn: bay giữa các đảo, qua vịnh, qua hồ — những chặng vài chục tới khoảng trăm cây số mà ô tô hay tàu đi vòng mất cả nửa ngày.
- Máy bay nhỏ chở vài khách giữa các thành phố gần nhau, nếu pin cải thiện thêm.
Ở Việt Nam, những tuyến như ra các đảo gần bờ là kiểu chặng mà giới nghiên cứu hay lấy làm ví dụ cho máy bay điện cỡ nhỏ trong tương lai — dù hiện tại chưa có dự án khai thác cụ thể nào được công bố.
Lai điện và hydro: hai lối đi ở giữa
Máy bay lai
Thay vì chạy hoàn toàn bằng pin, máy bay lai dùng động cơ điện kết hợp một tuabin nhỏ hoặc động cơ đốt trong. Pin trợ lực lúc cất cánh và leo — giai đoạn cần nhiều công suất nhất — còn nhiên liệu kéo dài tầm bay. Một số công ty, như Heart Aerospace của Thuỵ Điển, theo đuổi hướng máy bay khoảng 30 chỗ bay điện hoàn toàn ở chặng ngắn và dùng nhiên liệu dự phòng để bay xa hơn.
Hydro
Hydro chứa rất nhiều năng lượng trên mỗi kg, và khi dùng không thải CO₂ ở ống xả. Có hai cách: đốt hydro trực tiếp trong động cơ tuabin cải tiến, hoặc dùng pin nhiên liệu biến hydro thành điện cho động cơ điện. Tháng 1/2023, công ty ZeroAvia bay thử một chiếc Dornier 228 có một bên động cơ chạy bằng hệ hydro – điện tại Anh.
Nhưng hydro nhẹ mà cồng kềnh: muốn chứa đủ phải nén ở áp suất rất cao hoặc làm lạnh tới khoảng −253°C cho hoá lỏng, bồn chứa to và nặng, không thể nhét vào cánh như dầu hoả. Sân bay cũng phải có hạ tầng sản xuất và tra nạp hoàn toàn mới. Airbus từng đặt mục tiêu ra mắt máy bay chở khách chạy hydro khoảng năm 2035 với chương trình ZEROe; đầu năm 2025, hãng thông báo lùi kế hoạch vì công nghệ và hạ tầng chưa theo kịp.
Taxi bay điện: máy bay cất hạ cánh thẳng đứng
Một nhánh được đầu tư rầm rộ là máy bay điện cất hạ cánh thẳng đứng (eVTOL) — nhiều cánh quạt điện, cất lên như trực thăng rồi bay bằng như máy bay, chở vài khách trong thành phố hoặc ra sân bay. Các công ty như Joby Aviation, Archer (Mỹ) hay Vertical Aerospace (Anh) phát triển loại có phi công lái, chở bốn khách, tầm bay vài chục tới khoảng trăm cây số.
Ưu điểm: êm hơn trực thăng nhiều, không thải khí. Thách thức: chứng nhận an toàn cho một loại máy bay hoàn toàn mới, chi phí, hạ tầng bãi cất hạ cánh và trạm sạc giữa đô thị, và lòng tin của công chúng. Các hãng đặt mục tiêu khai thác thương mại từ giữa thập niên 2020, nhưng lịch trình đã nhiều lần lùi lại — nên coi mọi mốc thời gian công bố là kế hoạch, chưa phải chắc chắn.
Góc nhìn hôm nay: kỳ vọng thực tế
Đặt các con số cạnh nhau, bức tranh khá rõ:
- Trong vài năm tới: máy bay điện chủ yếu ở huấn luyện, chặng rất ngắn, thử nghiệm taxi bay ở vài thành phố.
- Trung hạn: máy bay lai cho tuyến khu vực vài trăm cây số, có thể cả máy bay hydro cỡ nhỏ nếu hạ tầng kịp.
- Chặng dài: vẫn dựa vào động cơ phản lực ngày càng tiết kiệm và nhiên liệu hàng không bền vững (SAF), vì chưa có công nghệ nào khác chở được hàng trăm người vượt đại dương.
Pin tiến bộ đều nhưng chậm, mỗi năm vài phần trăm. Máy bay điện chở khách đường dài cần pin tốt hơn nhiều lần so với hiện nay — chưa phòng thí nghiệm nào hứa được điều đó trong ngắn hạn. Những ai muốn theo dõi nghiêm túc có thể đọc báo cáo của Hội đồng Quốc tế về Giao thông Sạch (ICCT), các tài liệu công khai của EASA về chứng nhận máy bay điện, hoặc trang của chính các dự án như Solar Impulse Foundation — thay vì tin vào những video quảng cáo hứa hẹn "chuyến bay không khí thải" sắp tới.
Câu hỏi thường gặp
Máy bay điện đã có thật chưa?
Đã có. Pipistrel Velis Electro là máy bay điện hoàn toàn đầu tiên được EASA cấp chứng chỉ loại năm 2020, dùng để huấn luyện phi công. Nhiều mẫu khác như Eviation Alice hay thuỷ phi cơ điện của Harbour Air đã bay thử, nhưng chưa có máy bay điện chở khách thương mại cỡ lớn.
Vì sao chưa có máy bay điện chở khách đường dài?
Pin lithium-ion chỉ chứa khoảng 250–300 Wh mỗi kg, trong khi nhiên liệu phản lực chứa khoảng 12.000 Wh mỗi kg. Để bay xa với nhiều khách, khối pin sẽ nặng tới mức máy bay không cất cánh nổi, lại không nhẹ đi trong chuyến bay như khi đốt nhiên liệu.
Solar Impulse là gì?
Solar Impulse 2 là máy bay chạy năng lượng mặt trời một chỗ ngồi, do Bertrand Piccard và André Borschberg thay nhau lái bay vòng quanh thế giới năm 2015–2016 mà không dùng nhiên liệu. Đây là thử nghiệm công nghệ, không phải mẫu máy bay chở khách.
Máy bay chạy hydro có khả thi không?
Về kỹ thuật, máy bay hydro đã bay thử ở cỡ nhỏ. Khó khăn lớn là chứa hydro cồng kềnh, cần bồn chịu áp suất hoặc siêu lạnh, và sân bay phải có hạ tầng mới. Airbus đã lùi kế hoạch máy bay hydro của mình vì những lý do này.
eVTOL là gì?
eVTOL là máy bay điện cất hạ cánh thẳng đứng, dùng nhiều cánh quạt điện, hướng tới làm taxi bay chở vài khách trong đô thị. Nhiều công ty đang xin chứng nhận, nhưng lịch khai thác thương mại đã nhiều lần lùi lại.
