31.03.2019

• Das DLR gehört zu den Vorreitern im Bereich des elektrischen Fliegens und bringt alle für die Elektrifizierung des Luftverkehrs notwendigen Kompetenzen zusammen.
• Auf dem Symposium E2Flight trifft sich regelmäßig die internationale Community der Branche.
• Dieses Jahr standen Konzepte für elektrisches Fliegen, hybride Antriebssysteme, technische und Zulassungsaspekte sowie die Antriebsintegration anhand aktueller Projekte im Vordergrund.
• Schwerpunkt(e): Luftfahrt, Energie, Elektrisches Fliegen, Elektromobilität

Elektrisches Fliegen eröffnet eine neue Dimension der Luftfahrt und bietet ungekannte Chancen für die nachhaltige Mobilität der Zukunft. Eine wachsende Anzahl an Projekten aus Forschung und Industrie gehen der Frage nach, wie sich elektrische und damit emissionsfreie und geräuscharme Flugzeugkonzepte realisieren lassen und welche Anwendungsszenarien erfolgsversprechend sind.

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) gehört zu den Vorreitern im Bereich des elektrischen Fliegens. Auf europaweit einmalige Weise bündelt es die grundlagen- und anwendungsorientierte Forschung auf diesem Gebiet. Alle für die Elektrifizierung des Luftverkehrs notwendigen Kompetenzen kommen im DLR zusammen: Dazu gehören Batterie- und Brennstoffzellentechnologie, Know-how zu elektrischen Antrieben, die Integration alternativer Antriebssysteme ins Flugzeug ebenso wie die Flugerprobung und die Gesamtsystembewertung.

E2Flight – die Fachkonferenz der Branche

Das vom DLR-Institut für Technische Thermodynamik gemeinsam mit dem Institut für Flugzeugbau der Universität Stuttgart veranstaltete Symposium "E2Flight" ist die Fachkonferenz der Branche. Sie hat den Finger am Puls der neusten Entwicklungen und brachte in diesem Jahr zum vierten Mal die internationale Community zum Thema elektrisches Fliegen zusammen. Am 28. und 29. März 2019 tauschten sind mehr als 120 Vertreter aus Wissenschaft und Industrie zum Thema elektrisches Fliegen in Leinfelden-Echterdingen nahe Stuttgart aus. Zu den Schwerpunkten des Symposiums gehörten in diesem Jahr unter anderem Konzepte für elektrisches Fliegen, hybride Antriebssysteme, technische und Zulassungsaspekte sowie die Antriebsintegration anhand aktueller Projekte.

Warum überhaupt elektrisch Fliegen?

Elektrisches Fliegen verspricht im Wesentlichen drei Vorteile, beschreibt Dr.-Ing. Andreas Klöckner, Koordinator für Elektrisches Fliegen beim DLR: "Als erstes ist rein elektrisches Fliegen lokal emissionsfrei. Das bedeutet, das Flugzeug selbst stößt keine Schadstoffe aus. Als zweites ist zu erwarten, dass die elektrischen Antriebssysteme dank der geringeren Anzahl beweglicher Teile auch weniger Kosten bei Herstellung und Wartung verursachen. Und der dritte Vorteil: elektrische Antriebe ermöglichen komplett neue Flugzeugkonfigurationen, die den Treibstoffverbrauch und damit die Emissionen sowie die Lärmentwicklung weiter reduzieren dürften." Vor diesem Hintergrund rücken in naher Zukunft auch völlig neue Transportleistungen in den Bereich des Möglichen, wie beispielsweise Lufttaxis.

Eine Branche im Aufschwung

"Die Branche hat das Potenzial von elektrischem Fliegen definitiv erkannt, das sieht man aktuell sehr deutlich", fasst Prof. Josef Kallo, DLR-Forscher und Mitbegründer des Symposiums zusammen. Für die nächsten Jahre erwartet er einen starken Aufwuchs: Fast alle großen Hersteller von Flugzeugen, Antrieben und Turbinen sind bereits aktiv auf diesem Bereich. Auch die Fördergeber in Deutschland und Europa haben das Potenzial erkannt, genehmigen und unterstützen diverse Vorhaben. Im Fokus stehen – laut Josef Kallo – Projekte mit Leistungsgrößen zwischen einem und zwei Megawatt. Damit ließen sich Flugzeuge mit 20 bis 40 oder 50 Passagieren für Kurz- und Regionalstrecken realisieren. In diesem Segment rechnet der DLR-Wissenschaftler mit einigen neuen Ideen, Technologien und Projekten in Europa und Amerika: "Es ist durchaus eine Aufbruchsstimmung zu spüren. Wissenschaft und Industrie untersuchen, was mit vorhandenen Technologien möglich ist, investieren in deren Weiterentwicklung, intensivieren und professionalisieren ihre Arbeit über kleine Forschungsprojekte hinaus."

Kallo selbst betreut die vom DLR genutzte Forschungsplattform HY4: Das weltweit erste viersitzige Passagierflugzeug mit einem Wasserstoff-Brennstoffzellenantrieb hob im Jahr 2016 zum ersten Mal ab. Aktuell rüstet das Team um Josef Kallo das Forschungsflugzeug mit einem komplett neuen Antriebssystem aus, um im Herbst 2019 zu weiteren Flügen zu starten. Der Plan ist, nach und nach die Leistungsfähigkeit der Brennstoffzelle mindestens zu verdoppeln und Wasserstoff drei Mal so effizient zu speichern. Entsprechende Forschungsprojekte sind bereits gestartet, bereits absolvierte Laborversuche stimmen das Team positiv.

Elektrisch Fliegen – mit neuem Look und dadurch leiser

Fluglärm wird in Zukunft einer der limitierenden Faktoren beim Flugverkehr sein. Schon heute gibt es an den meisten Flughäfen Einschränkungen, zum Beispiel in den Nachtstunden. Leise Flugzeuge beseitigen die negativen gesundheitlichen Auswirkungen von Lärm und ermöglichen es, dem weiter steigenden Mobilitätsbedarf nachzukommen. Im Flug ist die Geräuschentwicklung, unabhängig von der Antriebsart, vorwiegend aerodynamisch bedingt: Schall entsteht an den Rotoren der Propeller oder Strahltriebwerke und bei der Umströmung der Flugzeugzelle. "Elektrische Antriebe sind dabei nicht immer und von selbst leise. Trotzdem ist erhebliches Lärmminderungspotenzial denkbar – dazu ist in den nächsten Jahren intensive Forschungsarbeit notwendig", erklärt DLR-Forscher Prof. Jan Werner Delfs vom Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik in Braunschweig. "Denn bei elektrisch angetriebenen Flugzeugen kann die Anordnung und Verteilung von Triebwerken am Flugzeug und deren Betrieb ganz neu gedacht werden", so Delfs weiter. Das Flugzeugdesign kann wesentlich freier erfolgen in Verbindung mit vielen kleinen, verteilten elektrischen Triebwerken. So könnte zum Beispiel die Form der Tragflächen optimiert werden, das Seitenruder wesentlich kleiner aus- oder ganz wegfallen. Wie diese alternativen Flugzeugarchitekturen aussehen könnten, auch daran arbeiten die Wissenschaftler des DLR bereits. Aktuell entwickeln und bewerten sie mit Hilfe digitaler Modellierungen innovative Konzepte für Flugzeuge mit hybridelektrischem Antrieb für Kurz- und Regionalstrecken.

Quelle: DLR