«Elektrische» Flugtaxi

Es gibt bereits erste elektrifizierte Kleinflugzeuge. Um die Kapazitäten auszubauen, liegt der nächste grosse Schritt des elektrischen Fliegens in der Commuter-Klasse der 19-Sitzer Flugzeuge. Im Projekt CoCoRe (Cooperation for Commuter Research) analysieren das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) gemeinsam mit Bauhaus Luftfahrt, welche Möglichkeiten und Potentiale es bei hybrid-elektrischer 19-Sitzer gibt.

Elektrische Flugzeugantriebe erscheinen für häufig zurückgelegte Kurzdistanzen bis ca. 350 km mit «grösseren Kleinflugzeugen» als sinnvoll. Auch Flugtaxi-Verbindungen von heute weniger gut eingebundenen Flugplätzen mittelgrosser Städte wären für diesen Entfernungsbereich künftig denkbar.

Batterien über dem Fahrwerk

Aktuell befinden sich heute weltweit rund 3000 Flugzeuge der Commuter-Klasse im Einsatz. Allerdings wurden in den vergangenen Jahren nur etwas mehr als ein Dutzend 19-Sitzer jährlich für die zivile Verwendung neu ausgeliefert.

«In unserer Studie haben wir exemplarisch eine Konfiguration untersucht, die sich mit einigen Modifikationen eng an die heute fliegenden 19-Sitzer Do-228 und insbesondere Jetstream 31 anlehnen», erklärt Projektleiter Wolfgang Grimme vom DLR-Institut für Flughafenwesen und Luftverkehr.

Die Forschenden richteten ihr besonderes Augenmerk auf die Modifizierung der Fahrwerksgondeln. In ihrem Entwurf erweiterten sie die Konstruktion mit schnell austauschbaren Batterieblöcken. So kann das Gewicht der vergleichsweise schweren Batterien genau da platziert werden, wo sie während des Starts und der Landung am günstigsten sitzen, nämlich direkt über den Fahrwerken. Batterien können dort unkompliziert und schnell ausgetauscht werden.

In ihrem Konzept gehen die Forschenden von einer vollelektrisch geflogenen Reichweite von 200 km aus. Diese wird durch das Gewicht der Batterien von zwei Tonnen bei einer Gesamtabflugmasse von 8,6 Tonnen vorgegeben. Nach Bedarf lässt sich diese Reichweite mit zwei Range-Extendern in Form einer Gasturbine erweitern. Diese werden mit dem jeweiligen Propeller ge- resp. entkoppelt, was die Reichweite auf über 1 000 km erweitert.

«Nach unseren Recherchen fliegen 19-Sitzer weltweit zu 56 % Strecken unter 200 km und zu 83 % unter 350 km, so dass diese Kombination aus vollelektrischem Flug ergänzt um einen Range-Extender bereits einen Grossteil der CO2-Emissionen im Bereich der Commuter-Flugzeuge vermeiden würde», erklärt Dr. Annika Paul von Bauhaus Luftfahrt.

Range-Extender ermöglichen längere vollelektrische Flugdistanzen, da die Batterie nicht für Reserven in Anspruch genommen werden müssen. Deshalb sind sie auch für die Sicherheit eines elektrifizierten Flugzeugs entscheidend. Im Notfall, z.B. wenn ein entfernterer Ausweichflughafen bei schlechten Wetterbedingungen angesteuert werden müsste, stellen sie die notwendige zusätzliche Reichweite bereit.

Bei weiteren Verbesserungen der Batteriespeicherkapazität ist auch eine rein elektrische Reichweite über 200 km bei gleichem Batteriegewicht denkbar. Dies würde allerdings die besonders kostenintensive Entwicklung neuer Flugzeugkonfigurationen voraussetzen. Solche Konfigurationen könnten die Reichweite des vollelektrischen Flugs etwa mittels zahlreicher verteilter elektrischer Propeller an den Tragflächen in Kombination mit einer leichteren Flugzeugbauweise erhöhen. Vollelektrische Flüge von über 400 km sind aus diesen Gründen künftig durchaus denkbar.

DLR_Elektrisches_Fliegen_Natur

Künsterlische Darstellung eines elektrifizierten Passagierflugzeugs.

Mittelgrosse Städte direkt verbinden

Die Forschenden führten zusätzlich zur Analyse der technischen Möglichkeiten auch eine Marktanalyse möglicher Einsatzgebiete elektrischer Commuter-Flugzeuge durch. Es bestehen klassische Einsatzbereiche als Zubringerflugzeuge für entlegene Regionen mit wenig Passagieraufkommen, beispielsweise in Nordamerika. Die Forscher identifizierten auch einen möglichen Bedarf für mittelgrosse europäische Städte, die nur über unzureichende Direktanbindungen an grosse Ballungszentren verfügen. Diese Städte könnten von einem wirtschaftlich tragbaren regionalen Flugtaxidienst ausgehend von kleineren Flugplätzen profitieren. In Deutschland wären dies Strecken beispielsweise von Mannheim nach Berlin, Bremen-Berlin oder auch von Münster nach Leipzig. Die bisher noch geringe Anzahl von ca. 1 000 Ladezyklen der Batterien und die vergleichsweise geringen CO2-Preise gegenüber konventionell betriebenen Commuter-Flugzeugen sind für solche Szenarien wirtschaftlich (noch) herausfordernd. Verbessern sich diese Faktoren zukünftig, steigen die wirtschaftlichen Perspektiven elektrischer Flugzeuge ebenfalls.


Elektrisches Fliegen (Dossier DLR, Web)

Innovative Triebwerkssysteme verändern das Fliegen (Artikel, DLR)

Hyperloop neues «Fliegen» auf Kurzstrecken? (Blog)

Die Luftfahrt «auf den Boden bringen» (Blog)

Jet-Pilot aus Leidenschaft (Blog)

Zukunft des Verbrenners ist elektrisch, Klimaneutrale Antriebs- und Heizsysteme (Artikel, bulletin.ch)

«Anschluss finden», Elektromobilität und Infrastruktur (Info-Broschüre, PDF)

 

Veranstaltungshinweise

 

Textquelle+ Bilder: DLR

 

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