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26.02.2018 | Elektrische Antriebstechnik | Im Fokus | Onlineartikel

Der Traum vom sauberen Fliegen lebt

Autoren:
Robert Lembke, Sven Eisenkrämer

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Gehören Elektroflugzeuge bald zum Alltag? Start-ups und etablierte Unternehmen wetteifern um die Zukunftstechnologie in der Luft. Auch Wasserstoff ist ein Thema.

Den Fortschritten bei Elektromotoren und Akkumulatoren sei Dank: Das elektrisch angetriebene Passagierflugzeug ist kein ferner Zukunftstraum mehr, sondern wird von kleinen und großen Unternehmen bereits entwickelt. Mit Elektroflugzeugen verschwände nicht nur das Lärmproblem in Einflugschneisen und an Flughäfen, sondern vor allem die Belastung der Atmosphäre durch die Verbrennung des klimaschädlichen Kerosins – das nur deshalb weniger im Fokus der Umweltschützer steht, weil es viel weniger Flugzeuge als Autos gibt. 

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Die Entwicklung neuer Antriebe und Modelle steht dabei auf breiter Basis, nur ein kleiner Teil der Aktivitäten konzentriert sich auf die großen Flugzeugbauer. Allerdings hat gerade Boeing erst im Herbst 2017 den E-Flugzeug-Hersteller Aurora erworben und damit das Thema auf die Agenda gesetzt. Ähnlich wie bei der Elektromobilität auf der Straße geht es dabei nicht nur um den Antrieb, sondern auch um das autonome Fliegen – das Flugzeug steuert sich selbst, ohne Pilot.

Weltweite Entwicklung auf breiter Basis

Einstweilen springen auch Fluglinien auf den Zug auf: So hat Easyjet angekündigt, künftig verstärkt in das Thema zu investieren. Dank einer Partnerschaft mit dem Start-up Wright Electric, das Reichweiten für die Kurzstrecke von bis zu 335 km verspricht (genug für Flüge von London nach Paris oder Amsterdam), könnte künftig ein Fünftel des Luftverkehrs von Easyjet elektrisch abgewickelt werden.

Siemens kooperiert bereits seit Längerem mit Airbus, um die weitere Entwicklung voranzutreiben. Im Sommer hatten die Münchner bei der internationalen Luftfahrtausstellung in Le Bourget einen "Weltrekordmotor" vorgestellt, der 260 kW Leistung erbringt, und dass bei einem Gewicht von nur 50 Kilogramm – ein Sprung um etwa das Fünffache bisheriger Antriebe. 

Als nächsten logischen Schritt entwickeln Siemens und Airbus gemeinsam mit Rolls-Royce ein Elektroflugzeug mit hybrid-elektrischem Antrieb. Das "E-Fan X" genannte Luftfahrzeug soll 2020 abheben; den Strom für den Elektromotor liefert ein Generator mit Verbrennungsmotor.

Hybrid-elektrisch oder vollelektrisch?

Damit schließt sich gewissermaßen der Kreis, denn begonnen hatte die Serie erfolgreicher Entwicklungen bereits einige Jahre zuvor: 2011 wurde zusammen mit Diamond Aircraft und dem Airbus-Konzern EADS einen Motorsegler mit hybrid-elektrischem Antrieb präsentiert. Diamond-Chef Christian Dries beschrieb dessen Vorteile im Springer-Magazin "e&i – Elektrotechnik und Informationstechnik" (7-8/2011): "Das Konzept des seriell-hybriden Elektroantriebs ermöglicht einen leisen elektrischen Start und eine erhebliche Reduktion des Kraftstoffverbrauchs und der Emissionen. (…) Zugleich ermöglicht es die von einem Luftfahrzeug erwartete große Reichweite." Forscher untersuchen aktuell beispielsweise auch hybride Antriebe für Helikopter auf ihre Fehlertoleranz, Verfügbarkeit und Leistungsausbeute.

Eine weitere Überlegung für sauberes Fliegen ist auch die Verwendung von Wasserstoff-Brennstoffzellen in Flugzeugen. "Die Idee ein Flugzeug komplett mit Wasserstoff zu versorgen wurde bereits in mehreren Projekten und Studien verfolgt. Studien von Boeing, Lockheed, Tupolev und Airbus belegen die grundsätzliche Machbarkeit", schreibt Springer-Autor Andreas Westenberger in "Wasserstoff und Brennstoffzelle – mobile Anwendung in der Luftfahrt". In dem Buchkapitek geht Westenberger detailliert auf Technik, Anforderungen und auch Umweltaspekte ein.  

50 bis 70 neue Elektroflugzeuge in den nächsten Jahren erwartet

Der Unternehmensberatung Roland Berger zufolge sind bis 2030 etwa 50 bis 70 neue Modelle allein an elektrischen Fluggeräten zu erwarten. Dabei gibt es jedoch bezüglich Konzept, Auslegung und technischer Umsetzung erhebliche Unterschiede. Ein deutsches Beispiel hat die Bruchsaler Firma e-volo in der Entwicklung: ein Senkrechtstarter für den Individualverkehr, der vollelektrisch angetrieben wird. Der mit 18 Elektromotoren ausgestattete Zweisitzer, Volocopter genannt, ist redundant ausgelegt und für den Fall der Fälle mit einem Notfallschirm ausgerüstet. Seine Reichweite wird vom Hersteller mit 27 km bzw. einer halben Stunde angegeben – genug, um im hektischen Großstadtdschungel Mobilitätsvorteile zu genießen. Ende 2017 wurde der Volocopter 2X in Dubai bereits in Testflügen zur Erprobung als weltweit erstes autonomes Lufttaxi eingesetzt. Das Emirat kann sich Vorstellen, mit solch einer Lösung den individuellen, autonomen Verkehr beispielsweise zwischen Hochhäusern in der City mit abzudecken. 

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