13.09.2017
Erschienen in: 08/ 2017 aerokurier

Elektrifizierte Visionenaerokurier-Podiumsdiskussion: Elektroflug

„Elektrische Antriebe in Luftfahrzeugen – so revolutionär wie der Menschenflug?“ Auf der AERO 2017 diskutierten dazu Siemens-Elektroflug-Experte Dr. Frank Anton, André Borschberg, Pilot der Solar Impulse, Axel Lange von Lange Aviation und Dr. Reiner Stemme gemeinsam mit Thomas Schüttoff und aerokurier-Redaktionsleiter Lars Reinhold.

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Die Weltumrundung der Solar Impulse hat jüngst gezeigt, was mit modernsten Technologien möglich ist. Herr Borschberg, welche Gefühle hatten Sie als Pilot dabei?

 André Borschberg: Es waren große Glücksgefühle. Und die kamen auch dadurch, dass wir ein tolles Team waren und man sich nie allein gefühlt hat. Nach außen hin werden vor allem die Erfolge sichtbar. Tatsächlich aber geht man von Hindernis zu Hindernis. Etwas Neues zu entwickeln ist nicht einfach, es tauchen immer wieder Probleme auf, und man muss ständig Wege finden, sie zu lösen. Das war die eigentliche Schwierigkeit, die wir zu meistern hatten.

Was hat Sie motiviert, gemeinsam mit Ihrem Freund Bertrand Piccard diesen Flug zu unternehmen?

 Borschberg: Die Leidenschaft für die Fliegerei. Das braucht man, um so etwas zu erreichen.

Siemens beschreitet mit großen Schritten den Weg in Richtung Elektroflug. Wie sieht es da aus mit der Motivation?

 Frank Anton: Wir haben mit denjenigen gesprochen, die die Anwendung verstehen, also den potenziellen Kunden. Und da möchte ich unter vielen Partnern zwei nennen: Erstens Christian Dries von Diamond Aircraft, der als einer der Ersten mit uns ein hybridelektrisches Flugzeug angedacht hat, das als DA-36 E-Star 2011 erstmals geflogen ist. Zweitens die Firma Airbus, die mit uns gemeinsam die Vorstellung und das Konzept entwickelt hat, dass im Jahr 2030 hybrid-elektrische Regionalverkehrsflugzeuge bis zu 100 Passagiere transportieren können. 

Alle sind beeindruckt von der Extra 330LE, dem Kunstflugzeug mit Siemens-Elektromotor. Wie geht es damit weiter?

Anton: Die Extra ist ein Erprobungsträger, daraus soll kein Produkt-flugzeug werden, so reizvoll das auf den ersten Blick auch erscheinen mag. Mit diesem Kunstflugzeug können wir unseren Antriebsstrang stärker mechanisch belasten als mit anderen Mustern. Mit den Weltrekorden und dem ersten  F-Schlepp mit einem Elektroflugzeug haben wir die Performance des Systems demonstriert. Das werden wir auch weiterhin tun und beispielsweise andere Batterien ausprobieren und die Motoren weiterentwickeln.

Herr Lange, Ihre Flugzeuge fliegen seit guten 18 Jahren elek-trisch. Das ist ja das Alter, in dem man volljährig wird. Trifft das auch auf den Elektroflug zu?

Axel Lange: Man hätte bereits vor zehn Jahren sagen können, dass der Elektroflug volljährig und gut anwendbar ist. Für unser Geschäftsfeld, den Segelflugzeugbau, ist der Elektroantrieb besonders geeignet, weil man nur eine bestimmte Menge Energie braucht, um das Flugzeug auf Höhe zu bringen, von wo aus es thermisch weiterfliegen kann. Wir sind 1999 das erste Mal elektrisch geflogen und hatten sofort ein marktfähiges Produkt. Seit 2004 sind größere Stückzahlen weltweit verkauft. Aus unserer Sicht ist der Elektroantrieb dem klassischen Verbrenner im konkreten Fall schon lange überlegen – und auch von den Piloten akzeptiert.

Wie steht es mit der Zuverlässigkeit und Haltbarkeit?

Lange: Die Flotte hat fast 100 000 Flugstunden absolviert – ohne ernsthaften Unfall. Unsere Antriebe müssen nur noch alle zwei Jahre geprüft werden, das kann der Kunde selber machen. Und wir arbeiten aktuell sogar daran, dass das künftig nur noch alle drei Jahre passieren muss.

Ein amerikanisches Magazin hat die Stemme S10 als eins der sieben Weltwunder der Luftfahrt bezeichnet. Mit der neuen elfin knüpft die Rainer Stemme Utility Air Systems vom Design her dort an, kombiniert den Motorsegler aber mit einem Hybridantrieb. Wie kam diese Idee zustande?

Reiner Stemme: Das ist vom Segelflug aus gedacht. Mit der elfin kann man bis in die Thermik, im Segelflug Strecke machen und dann zur Not eine Stunde elektrisch nach Hause fliegen. In zwei oder drei Jahren kann das mit besseren Batterien die doppelte Flugzeit sein. Für weitere Strecken bekommt die elfin einen Range Extender unter den Flügel, damit ist eine Reichweite von 1000 Kilometern möglich. Wir als Berliner träumen ja immer vom Segelfliegen in den Alpen oder in Südfrankreich. Da muss man aber erstmal hinkommen ...

Warum hat man so was nicht damals beim Bau der S10 schon in Betracht gezogen?

 Stemme: Vor 30 Jahren, als die S10 entstand, war es nicht so, dass Unternehmen wie Siemens passende Antriebe lieferten und man sich auf die Konstruktion des Flugzeugs konzentrieren konnte. Das ist heute ganz anders. Was die viel geringere Wartung von Elektroantrieben angeht, da stimme ich Herrn Lange zu, möchte aber ergänzen, dass auch die Bedienung viel einfacher wird. Es gibt beim Elektroantrieb nur einen Hebel, den der Pilot nach vorne schieben muss, wenn er Power braucht. Pumpen, Primer, Zündung – all das fällt dann weg. Das ist die neue Welt der GA.

Borschberg: Nicht zu vergessen, dass man kaum noch etwas vorbereiten muss. Ein Schalter umgelegt – schon ist das Flugzeug startbereit. Keine aufwendigen Kontrollen, kein Ölstand-Check, kein Warmlaufen. Der Komfort ist ein Faktor, den man nicht unterschätzen sollte.

Heutige Airliner sind mit ihren stark gepfeilten Flächen an hohe Unterschallgeschwindigkeiten in großer Flughöhe angepasst. Müssen die Konstrukteure umdenken und eher zu den Segelfliegern schauen, wenn das hybridelektrische Passagierflugzeug Realität werden soll?

Anton: Die Luftfahrt kommt ja von den kleinen Fliegern, also aus der GA. Die Leistungen der Antares waren sicher auch einer der Gründe, warum Siemens den Elektroflug in den Fokus genommen hat. Lange hat gezeigt, dass es geht. Man muss aber auch zeigen, wo die Benefits für den Anwender liegen. Es gibt viele Missionsprofile, wo die Vorteile überwiegen, wenn man elektrisch und zudem mit einem guten Auftrieb-Widerstands-Verhältnis (L/D) fliegt. Das könnte durchaus dazu führen, dass man auf der Polare etwas zurückgeht und langsamer fliegt, das Argument teile ich. Gleichzeitig gibt es aber die Forderung der Kunden, dass das Flugzeug in 2030 0.85 Mach fliegen muss, sonst kann es im Airline-Betrieb nicht schnell genug rotieren, was eine Crew mehr pro Tag und entsprechende Kosten bedingt. Allerdings ließe sich das mit verteilten elektrischen Antrieben realisieren. Die Frage ist also nicht ganz einfach zu beantworten.

Borschberg: Eine wichtige Frage ist, ob man die richtige Einstellung hat oder sich zu sehr damit beschäftigt, was die eigene Technologie kann. Ich denke dabei an die Elektroautos: Die Autoindustrie hat Elektromotoren in herkömmliche Fahrzeuge integriert und war überrascht, dass die Reichweite zu gering ist. Erst Firmen aus dem Silicon Valley präsentierten Lösungen. Wer einen E-Motor in ein klassisches Flugzeug integriert, wird enttäuscht über das Ergebnis sein. Wenn wir bei Solar Impulse einfach Solarzellen auf ein Segelflugzeug montiert hätten, hätte das nie für einen Flug durch die Nacht ausgereicht. Es war nötig, das ganze System neu zu denken. So wird der Elektroantrieb die Aviatik verändern.

Stemme: Da stimme ich voll zu. Auch in unserem Fall ist es so, dass wir nicht einfach einen elektrischen Antrieb und eine Batterie in ein existierendes Flugzeug wie die S10 einbauen können. Vielmehr müssen wir aus der Struktur 100 Kilogramm Masse herauskonstruieren, um das Batteriegewicht zu kompensieren. Wir reden da über 25 Prozent Gewichtseinsparung an der Struktur. Das geht heute dank neuer Materialien und Techniken. 

Lange: Wir verstehen das Elektroflugzeug schon lange als System im Ganzen, denn nur dann kann man das Potenzial ausschöpfen. Ich bin überzeugt, dass man künftig völlig neue Entwürfe sehen wird. Mitunter wird man sich an den Kopf fassen und sich fragen, was sich die Ingenieure da wieder ausgedacht haben. Das neueste Konzept, an dem wir arbeiten, hat sechs Motoren, die oben hinter der Tragfläche frei angeordnet sind. Die heutigen Elektroflugzeuge, die klassisch mit Motor und Propeller an der Nase konstruiert sind, werden sich wohl nicht durchsetzen, weil sie zu viel Potenzial verschenken. Verteilte Antriebe, verteilte Batterien – in diese Richtung muss man denken. Was Dr. Antons Einschätzung der Regionalverkehrsflugzeuge angeht: Ich bin sicher einer der größten Optimisten. Aber die Physik sagt: Es ist umso leichter, elektrisch zu fliegen, je geringer die Flächenbelastung ist. Man kann das auch im Passagierverkehr machen, aber die Betreiber denken da anders. Airbus will das einerseits haben, ist andererseits aber nicht bereit, sich der technologischen Notwendigkeit anzupassen. Warum auch – mit einem Auftragsbestand, der für 20 Jahre Arbeit sichert? Herr Anton, ich sehe das nicht, einfach weil der Wille fehlt. 

Das klingt pessimistisch …


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