Antriebstechnik für die Luftfahrt: Elektrische Hybrid- Antriebe für den Flug- Verkehr

Ein zweites von Siemens und Partnern entwickeltes Flugzeug mit seriell- hybridem Elektro- Antrieb hat einen einstündigen Jungfern­flug absolviert und wird nun auf der Pariser Luftfahrtausstellung der Fachwelt vorgestellt. Die DA36 E-Star 2 hat einen seriell-hybriden Elektroantrieb für ein geräuscharmes und energie­sparendes Fliegen.

Nachdem 2011 ein Vorgängermodell prinzipiell bewiesen hat, dass ein seriell hybrider Elektroantrieb für Flugzeuge tauglich ist, beweist nun die zweite Generation, dass sich die Technologie auch für die kommerzielle Nutzung eignet.

Seit mehreren Jahren arbeiten Siemens, EADS und Diamond Aircraft an dieser Antriebstechnik, die den Treibstoffverbrauch und die Emissionen um ein Viertel reduzieren kann: Ein Elektromotor mit 65 Kilowatt Dauerleistung treibt den Propeller des zweisitzigen Flugzeugs an.

Den Strom liefert ein kleiner Wankelmotor mit Generator, der gleichmäßig mit niedriger Leistung läuft und deshalb nur wenig Treibstoff verbraucht. Für den Start stellt eine Batterie von EADS die Energie bereit. Sie wird während des Reiseflugs nachgeladen. Umrichter von Siemens speisen den Elektromotor mit Strom aus der Batterie und dem Generator. Das Flugzeug startet elektrisch, leise und treibstoffsparend und bietet ausreichend große Reichweiten.

Siemens hat für das Projekt ein neues integriertes Antriebssystem entwickelt, in dem alle Komponenten optimal aufeinander abgestimmt sind. Gegenüber dem Vorgängermodell im Jahre 2011 wurde der Hybrid-Antrieb um rund 100 Kilogramm (kg) leichter. Pro Kilo Gewicht liefert der Motor der DA36 E-Star 2 fünfmal mehr Leistung als herkömmliche Antriebe.

Die globale Siemens-Forschung Corporate Technology (CT) entwickelt für das elektrische Fliegen Elektromotoren mit sehr hoher Leistungsdichte, bei denen künftig auch die Hochtemperatur-Supraleitung zum Einsatz kommen wird. Von CT stammt zudem das Steuergerät, das die Eingaben des Piloten für den gesamten Antriebstrang und die Batterien umsetzt, sowie die Integration des Systems.

Das Flugzeug erreicht für kommerzielle Zwecke realistische Beförderungskapazitäten und Reichweiten. Überdies ist die Leistung des Antriebssystems skalierbar und kann auf Flugzeuge mit 50 bis 100 Passagieren ausgeweitet werden.

Fluggesellschaften verwenden heute ein Drittel ihrer Betriebsausgaben auf Treibstoff. Der Weltklimarat IPCC macht den Luftverkehr aktuell für zwei Prozent der weltweiten Kohlendioxidemissionen verantwortlich. Siemens und EADS haben nun eine langfristige Forschungspartnerschaft mit Diamond Aircraft vereinbart. Ihr Ziel ist die Einführung von hybriden Antriebssystemen in Hubschraubern, Klein- sowie Passagierflugzeugen. Eine entsprechende Musterzulassung in der Kategorie allgemeine Luftfahrt soll in drei bis fünf Jahren erreicht werden.

Quelle: Siemens AG