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Hybrid-Passagierjet soll bereits 2020 starten

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Ein hybrid-elektrisches Passagierflugzeug – E-Fan X – soll bereits 2020 an den Start gehen (Foto: Siemens)
Ein hybrid-elektrisches Passagierflugzeug – im Bild der E-Fan X – soll 2020 an den Start gehen (Foto: Airbus)

Mit Hybrid-Antrieb in die Luft gehen: Das wollen Siemens, Airbus und Rolls Royce geneinsam versuchen. Bereits 2020 soll erstmals ein hybrid-elektrischer Antrieb an einem größeren Passagierflugzeug in der Luft erprobt werden. Der sogenannte „Demonstrator“ soll ein Jet vom Typ BAe146 mit 100 Sitzen sein und als fliegende Versuchsplattform dienen.

Die drei Partner arbeiten seit Jahren gemeinsam an der Entwicklung für ein hybrid-elektrisches Passagierflugzeug, dem sogenannten E-Fan X, der bereits 2020 an den Start gehen soll. Dafür entwickelt Siemens ein elektrisches Antriebssystem mit 2 Megawatt Leistung, das als Leichtgewicht die bisherigen Rekorde brechen soll. Dieser Antrieb wird im Rahmen der seit 2016 bestehenden Airbus-Siemens-Kollaboration entstehen.

Dr. Frank Anton, Leiter der Siemens-Abteilung eAircraft, in der das Unternehmen seine Aktivitäten rund um das Thema des elektrischen Fliegens bündelt: „Es geht darum, das Unmögliche möglich zu machen. Mit unseren Antriebssystemen für Drohnen, Ultraleicht- und leichte Sportflugzeuge sind wir bereits in der Luftfahrt vertreten und haben kürzlich auch den Prototypen eines Motors für ein Flugtaxi zum Einsatz im städtischen Raum, den CityAirbus, vorgestellt.“

„Auf den Erkenntnissen, die wir bisher bei der Entwicklung in diesen Leistungsklassen gewonnen haben, entwickeln wir eine erste Lösung für die kommerzielle Luftfahrt: den Antrieb für ein Hybrid-Elektroflugzeug mit Sitzplätzen für 50 bis 100 Passagiere. Damit kann auch der Passagierverkehr zukünftig nachhaltiger und leiser werden“, so Anton.

Wulf Roscher, E-Fan X-Projektleiter, blickt gleichfalls zuversichtlich in die Zukunft des Hybrid-Antriebs: „Mit den bisher von eAircraft entwickelten elektrischen Antriebssystemen – etwa unserem Weltrekordantrieb – bewegen wir uns im Leistungsbereich bis zu einem Viertel Megawatt (MW). Nun entwickeln wir ein zwei MW elektrisches Antriebssystem für Regionalflugzeuge – also etwa die achtfache Leistung des Systems, das unsere Extra 330LE antreibt. Vier bis acht solcher Motoren könnten an den Tragflächen eines Regionalflugzeuges künftig die Propeller oder Fans antreiben.“

So funktioniert im Jet das Hybrid-Antriebssystem

Beim E-Fan X bezieht das elektrische Antriebssystem seine elektrische Leistung von einem Generator, der von einer Turbine im Rumpf angetrieben wird. Während Start und Steigflug steuern Lithium-Ionen-Batterien mit jeweils 700 Kilowatt Leistung zusätzlich elektrische Energie bei. Als fliegende Testplattform dient ein Regionalflugzeug vom Typ BAE 146, bei dem einer der vier Triebwerke durch einen zwei Megawatt Elektromotor von Siemens ersetzt wird. Erstflug wird im Jahr 2020 sein.
Beim E-Fan X bezieht das elektrische Antriebssystem seine elektrische Leistung von einem Generator, der von einer Turbine im Rumpf angetrieben wird. Während Start und Steigflug steuern Lithium-Ionen-Batterien mit je 700 Kilowatt Leistung zusätzlich elektrische Energie bei. Als fliegende Testplattform dient ein Regionalflugzeug vom Typ BAE 146, bei dem einer der vier Triebwerke durch einen zwei Megawatt Elektromotor von Siemens ersetzt wird. Erstflug ist für das Jahr 2020 geplant (Infografik: Airbus)

Im fliegenden Demonstrator wird das elektrische Antriebssystem seine elektrische Leistung von einem Generator beziehen, der von einer Turbine im Rumpf angetrieben wird. Während Start und Steigflug werden Lithium-Ionen-Batterien mit jeweils 700 Kilowatt Leistung zusätzlich elektrische Energie beisteuern.

Vision des Hybrid-Passagierflugzeugs wird real

„Wir wollen für den geplanten Erstflug im Jahr 2020 eine der vier Turbinen des Testflugzeugs durch ein zwei Megawatt elektrisches Antriebssystem ersetzen. Es wäre das erste Mal, dass ein so leistungsstarker E-Motor ein Flugzeug mit antreibt! Wir können uns vorstellen, in weiteren Tests eine weitere Turbine durch einen elektrischen Antrieb zu ersetzen“, sagt Frank Anton.

Wulf Roscher: „Durch unsere intensive Forschung an moderner Leichtbau-Technologie und mit High-Tech-Materialien werden wir Größe und Gewicht unserer Antriebe weiter drastisch reduzieren. Während schon unser bisheriger Weltrekordmotor eine Dauerleistungsdichte von 5.2 Kilowatt je Kilogramm Motormasse hat, wollen wir diese für den zwei Megawatt Motor noch einmal signifikant erhöhen.“

„Das Geheimnis liegt aber nicht nur in Materialien und Topologie. Solche extrem leichten Antriebe können wir nur entwickeln und bauen, indem wir alle physikalischen und technologischen Effekte umfassend in SimcenterTM, der Siemens PLM Simulations-Software Suite, simulieren. Wir bauen iterativ viele Digitale Zwillinge und optimieren virtuell die Prototypen. Das geht nicht nur viel schneller, man kommt auch nur so zu derart leistungsdichten Maschinen“, erklärt Frank Anton.

Airbus leitet die Gesamtintegration sowie die Flugversuche und liefert den Energiespeicher. Rolls Royce liefert eine 2.5 Megawatt Turbine mit integriertem Generator, der die elektrische Leistung für unser elektrisches Antriebssystem bereitstellt. Von Siemens kommen neben dem Elektromotor der Wechselrichter und das Energieverteilungssystem.

Dr. Frank Anton: „Wir kommen meiner Vision, in zwanzig Jahren hybridelektrisch im Linienflugzeug durch Europa zu fliegen, immer näher!“


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