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空中交通的成長，給我們帶來前所未有的旅行便利，但也相對的帶來重大的挑戰。在未來的 20 年，全球的航空需求每年會以 4.5% 增加，也就是需要新航線、新機場、更多的飛機、更多的航空人力，但飛機的性能卻僅預期改善 2% 到 3%，這些因素，無疑的會增加天空的污染與擾人的噪音。
電動汽車不排放廢氣，行車也安靜，對我們的環境與生活有很大的改善，天上的飛機也是一樣。飛機使用碳氫燃料，產生的 CO2 是空中一大污染源，據 Myclimate 網站的計算公式，以洛杉磯到台北直飛為例，10,900 公里的航程，每一經濟艙乘客會產生 2.1 噸的 CO2，如果乘坐商務艙，則加倍為 4.1 噸。除了排放 CO2，同時又噴放大量的吸熱微粒，增加地球的暖化。
飛機的噪音，來自機械的轉動，特別是扇葉旋轉到超音速，更為明顯。另外飛機表面的空氣流動，在高速低空飛行，製造地面的爆音干擾。飛機本身的系統，像是輔助動力的發電機，也會製造機艙內的噪音。飛機一旦電動，雖然不能靜悄悄的飛，各方面的研究實驗，都認為噪音可以大幅度降低。
電動飛機的動力來源是電池，所以飛機的總重量、包括電池，要多大馬力才能讓飛機升空，在空中持續飛行？根據 Nature Energy 最近一篇論文分析，像波音 737 或空中巴士 A320 長距離的飛機，需要以重量單位計算的特別能量電池，也就是每一公斤需要 800 瓦小時的能量，才能讓飛機飛起來，但這麼大的能量，超過目前電池能量的四到五倍，甚至超出鋰離子化學的範圍。
卡內基梅隆大學電池專家 Venkat Viswanathan，以及混合動力飛機公司 Zunum Aero 創辦人 Matt Knapp，兩人在 Sustainable Flying 發表一篇短文，認為即使是下一代的電池化學，像是鋰硫或鋰氧的技術，也不足以達到大型電動飛機的能量所需。除了電池，電動飛機用的高溫超導的電動發動機，以及電力電子，電池放電率，基本的空氣動力設計，都需要重大的變動改進，不是僅換一個電動發動機那麼簡單。
Zunum 飛機公司發展小型短程混合動力
Hybrid 飛機。圖片：Zunum Aero
所以坐上大型電動飛機，享受安靜的長途飛行，為時尚早，專家說技術的發展要以十年為單位，可能是幾十年以後的事了。不過在全電動以前，混合動力 (Hybrid) 未嘗不是一個前置的方式，如同汽車先從油電混合雙動力，使用小型內然機以電力輔助，發展到現在的全電動車輛。Zunum Aero 就是發展混合動力飛機的一家新創公司，由波音與藍捷兩家公司投資。
Zunum 混合動力飛機概念示意圖。圖片：Spectrum IEEE（點擊圖片可以放大）
上圖是 Zunum 混合動力小型飛機示意圖，如傳統飛機儲存油料，把電池放進翅膀與可用的空間，機尾有兩個 500 KW 的永久磁鐵發動機，帶動低壓導管扇葉 (Ducting Fans)，供起飛與高效能飛行的動力，因為是導管扇葉，噪音大為降底。機尾則是混合動力系統，一個小型燃油渦輪，帶動一個 500 KW 發電機，為輔助電力系統供電給發動機，發動機主要電能來自電池，燃油渦輪在不需要加強動力的時候，可以停止運轉，節省油料。
安裝在翅膀內的電池，有靈活的設計，一旦在飛機場沒有足夠時間充電，可以快速更換隨即起飛。目前電池的能量密度，每公斤有 350 W/hour，是容易取得的技術，也符合飛機的需要。Zunum 計畫在今年試飛現在發展的 12 座位小型機種，2022 年開始出售，下一目標 50 座位機種，可能要推到 2030 年。
航空專家說，如果這類低污染的混合動力機，能打開短距離的區間航線，製造一個良性循環，吸引更多的投資與研發人力，參與這一「半電動」的飛機技術，而不必按部就班的把精神花在冗長的「全電動」飛機的進程完美。當電池技術繼續改善，混合動力飛機可以延長航程，乘載更多的旅客，只是航空業在天空的污染並沒有解除。
全電動飛機的優勢，也並不如想像的完美，前述的兩位專家在 Sustainable Flying 文內分析，飛機越大，就越需要增加特別包裝的電池，來適應飛機的設計，假設電池技術可行，與傳統飛機的比較，越小的電動飛機，越能減少空污與降低成本，加大飛機尺寸，減少空污與降地成本的效益，就成比例減低。
有電動車了，那什麼時候才有電動飛機？小電動飛機現在就有了，至於大型豪華電動客機，即使發展出新的能源，達到減少空污與降低成本的標準，那恐怕也是一、二十年以後的事了。或者說，天空的 CO2 還得等我們二十年。
Pipstrel Alpha Electro 2 人座電動飛機，充電一次可續飛一小時。影片：Youtube
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