Siemens – neuer Elektromotor für Flugzeuge

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siemens-elektromotor-flugzeugeMit einem starken, leichten und überaus leisen Elektromotor sollen Flugzeuge umweltfreundlicher werden:

Flugzeuge sind dafür bekannt, dass sie nicht nur das Klima belasten, sondern auch ziemlich laut sein können. Gerade in der Nähe von Flughäfen sorgen startende und landende Maschinen für eine hohe Lärmbelastung. Hierdurch wird auch der Wert von Häusern und Grundstücken gemindert, die in unmittelbarer Nähe liegen. Dies stellte der Verkehrsclub Deutschland in einer Studie fest.

Schon seit Jahren arbeiten Forschungseinrichtungen und Unternehmen an elektrisch betriebenen Flugzeugen. So startete vor zwei Jahren das erste Kleinflugzeug mit Hybridantrieb. Der Elektromotor leistete 65 kW, etwa so viel wie ein Nissan Leaf. Der europäische Luft- und Raumfahrtkonzern Airbus hat im vergangenen Jahr eine kleine Propellermaschine vorgestellt, die komplett elektrisch fliegt. Leider bleibt dieser Flieger aber insgesamt nur eine Stunde in der Luft. Der E-Fan hat es aber mittlerweile geschafft, den Ärmelkanal zu überfliegen.

Schon bald sollen größere Maschinen mit größerer Reichweite möglich sein

Der abgasfreie Flugbetrieb könnte schon bald dank größerer Maschinen mit mehr Reichweite möglich sein. Diesbezüglich hat Siemens bereits einen neuen Elektromotor entwickelt, der nicht größer ist als ein Rucksack und eine Dauerleistung von 260 kW entwickelt. Dies ist eine fünfmal so hohe Leistung wie bei vergleichbaren Antrieben. Interessant ist, dass der Motor nur 50 kg wiegt. Die normalen Industriemotoren wiegen mit dieser Leistung bis zum Fünffachen. Dieses neue Kraftwerk von Siemens soll erstmals auch in größeren Flugzeugen mit einem Startgewicht von bis zu 2 t verwendet werden. In diesem Jahr möchte Siemens dieses elektrische Triebwerk in ein Flugzeug einbauen und testen.

Der Motor ist bis ans technische Limit optimiert

Der von Siemens entwickelte Motor soll leicht und kraftvoll sein. Die Siemens-Entwickler haben bisherige Elektromotoren auf den Prüfstand gestellt und diese bis ans technische Limit optimiert. Nach dem Vorbild der Evolution haben sie, so wie es nur möglich war Gewicht eingespart. Ähnlich wie bei der Formung von Knochen wurde an allen Stellen Material eingespart, die nur geringen Belastungen ausgesetzt sind. Auf diese Weise konnte das Gewicht des Lagerschlittens von 10 auf nur 4,9 kg gesenkt werden. Dieses Bauteil trägt nicht nur die drei Rollenlager für den Motor, sondern an ihm ist auch der Propeller befestigt. Noch immer sind die Ingenieure mit dem Gewicht nicht zufrieden. Man arbeitet nun mit einem kohlenstofffaser-verstärkten Kunststoff. Ein Prototyp bringt nur ein Gewicht von 2,3 kg auf die Waage.

Der Flugzeugmotor kommt ohne Getriebe aus

Bei einer Drehzahl von 2.500 U/min kommt der Elektromotor im Vergleich zu anderen Kleinflugzeugen ohne Getriebe aus. Somit wird der Propeller direkt angetrieben. Mit dieser Bauweise können seriell-hybride Elektroflugzeuge mit vier oder mehr Sitzen gebaut werden, teilte Frank Anton von der Entwicklungsabteilung bei Siemens mit. Damit die Bordakkus auch unterwegs geladen werden können, falls einmal der Strom ausgeht, ist zusätzlich noch ein kerosinbetriebener Generator an Bord. Des Weiteren sind supraleitende Kabel vorgesehen, die in tiefgekühltem Zustand den Strom widerstandslos leiten können. Diese Leitungen reduzieren das Gewicht im Vergleich zu herkömmlichen Kupferleitungen nochmals um bis zu 75 %. Frank Anton rechnet damit, dass Siemens mit dieser Technologie in Bezug auf elektrische Flugzeuge gegenüber anderen Unternehmen einen Vorsprung von wenigstens drei Jahren hat.

Die erste Hybrid-Passagiermaschine soll 2035 abheben

Den Vorsprung können die Siemens-Ingenieure gut gebrauchen, wenn sie mit ihren elektrisch angetriebenen Passagierflugzeugen Erfolg haben möchten. Gemeinsam mit Airbus arbeitet Siemens daran, für den Passagierverkehr Flugzeuge mit Hybridantrieb zu entwickeln. Frank Anton erklärt weiterhin, dass es mittelfristig möglich sei, hybrid-elektrisch angetriebene Passagierflugzeuge für 50 bis 100 Passagiere in die Luft zu bringen.

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Wie bei einem Hybrid-Auto soll der Elektromotor das Triebwerk unterstützen. Vorteil hierbei ist, dass für die Flugzeuge kleinere Turbinen eingesetzt werden könnten, da sie beim Start eine wesentlich höhere Unterstützung bekämen. Nachdem die Reisehöhe erreicht ist, benötigen die Triebwerke nur noch eine Leistung von rund 60%. Der Kraftstoffverbrauch mit einem hybriden Elektroantrieb könnte insgesamt um etwa 25% gesenkt werden. Die Gesamtkosten des Flugzeugs würden dadurch um rund 12% verringert. Des Weiteren wären Flughafen-Anwohner weniger Lärm ausgesetzt. Man geht davon aus, dass die ersten Hybrid-Flugzeuge mit bis zu 100 Sitzen 2035 starten könnten. Vorausgesetzt ist, dass es den Ingenieuren von Siemens gelingt, noch leistungsfähigere Elektro-Leichtmotoren zu entwickeln.

Mittlerweile hat auch die NASA bekanntegegeben Elektroflugzeuge mit der LEAPTech-Technologie zu entwickeln, um den Luftverkehr umweltfreundlicher zu gestalten

Bildquelle: © Ulla Trampert / pixelio – www.pixelio.de


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