Nationale Luftfahrtkonferenz in Leipzig

In die emmissionsfreie Zukunft mit dem „Electric Flight Demonstrator“

Electric Flight Demonstrator DLR
Grafische Darstellung des Electrical Flight Demonstrators. Bild: Hendrik Weber / DLR
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In Zeiten des Klimawandels steht die Luftfahrtbranche verstärkt im Fokus gesellschaftlicher Debatten. Unternehmen sind also dringend auf Innovationen hin zu einem klimafreundlicheren Luftverkehr angewiesen. Auf der Nationalen Luftfahrtkonferenz am 21. August 2019 in Leipzig präsentierte das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) seine Forschungsarbeiten in den Bereichen alternative Treibstoffe, elektrisches Fliegen, unbemanntes Fliegen und Atmosphärenforschung. Die DLR-Forschungsflugzeuge HALO, Do-228 D-CFFU sowie der Fliegende Hubschraubersimulator EC-135 FHS waren vor Ort.

„Grundsätzlich sehen wir zwei Hauptaufgaben in der Luftfahrt: Zum einen müssen wir die heutigen Flugzeuge weiter verbessern, weil diese noch eine ganze Weile fliegen werden, und darüber hinaus müssen wir den Weg für neue Fluggeräte bereiten“, sagt Prof. Rolf Henke, DLR-Vorstand Luftfahrtforschung. „Bei den heutigen Flugzeugen können wir noch eine Menge tun in der Aerodynamik, beim Gewicht, bei den Antrieben und mit synthetischen Kraftstoffen. Für die Fluggeräte von morgen wiederum ist noch viel Forschungsarbeit zu leisten: Elektrisches Fliegen verspricht bezüglich Lärm- und Schadstoffreduzierung große Potenziale und kann auf Kurz- und Mittelstrecken einen umweltverträglichen Luftverkehr ermöglichen. Unsere Vision ist das ‚Zero Emission Aircraft‘ (Emissionsfreies Flugzeug, d.Red).“

Konzeptentwurf „Electric Flight Demonstrator“

Hybridelektrische Antriebe sind nach Ansicht des DLR eine Schlüsseltechnologie und wichtiger Wegbereiter zur Realisierung des elektrisch angetriebenen Fliegens. Neue Antriebe bieten das Potenzial, die CO2-, Stickoxid- und Lärm-Emissionen deutlich zu senken und den Weg zum „Zero Emission Aircraft“ freizumachen. So werden elektrische Antriebssysteme in Zukunft sowohl im Individual-Luftverkehr (Urban Air Mobility) als auch im Bereich der Zubringerflugzeuge (Commuter) zum Einsatz kommen und neue Flugzeugkonfigurationen ermöglichen. Während bisher nur batterie-elektrisch angetriebene Kleinflugzeuge in Betrieb sind und sich hybrid-elektrische Kleinflugzeuge in der Flugerprobung befinden, hat das DLR gemeinsam mit den Industriepartnern Siemens, MTU Aero Engines und RUAG Aviation eine Machbarkeitsstudie für ein 19-sitziges Testflugzeug auf Basis einer Dornier Do-228 erstellt.

Die Studie zeigt gute Erfolgschancen für den Umbau und die Erprobung eines nationalen „Electric Flight Demonstrator“, der über ein vollwertiges elektrisches Antriebssystem in der 500 kW-Leistungsklasse in den Ausbaustufen batterie-elektrischer Betrieb und hybrid-elektrischer Betrieb mit zusätzlichem Gasturbinengenerator verfügt. Die Testplattform in der Commuter-Größe ermöglicht umfangreiche Forschungsarbeiten und die Weiterentwicklung zur Verwendung von Wassersoff als Energieträger, um die Potentiale des elektrischen Fliegens für eine faire Umweltbilanz des Luftverkehrs auf Kurz- und Mittelstrecke zu heben.

Alternative Treibstoffe in der Luftfahrt

Synthetische Treibstoffe, die zum Beispiel aus Erdgas (Gas to Liquid, GtL) oder Biomasse (Biomass to Liquid, BtL) hergestellt werden, besitzen ein hohes Potenzial für einen umweltfreundlicheren Luftverkehr. Im Gegensatz zu konventionellem Kerosin kann die chemische Zusammensetzung bei synthetischen Treibstoffen durch entsprechende Herstellungsverfahren kontrolliert werden. Dies ermöglicht – unabhängig vom Triebwerk – bessere Verbrennungseigenschaften und weniger Schadstoffbildung. Und die Technik schreitet weiter voran. Forscher des Kopernikus-Projekts P2X hatten jüngst mit der Herstellung eins Liters Kraftstoff aus CO2, Wasser und Ökostrom von sich Reden gemacht.

Im Projekt „ECLIF“ (Emission and Climate Impact of alternative Fuels) untersuchte das DLR in Flugversuchen gemeinsam mit Partnern, wie die Eiskristallisation bei der Kondensstreifenbildung und Schadstoffemissionen solcher Treibstoffe in großen Höhen ablaufen. Ziel ist das sogenannte „Fuel Design“, also die Gestaltung und Optimierung eines möglichst emissionsarmen Treibstoffs der Zukunft mit genau definierten Eigenschaften, wie etwa geringerer Rußbildung und Verringerung der Klimawirkung von Kondensstreifen-Zirren. Ein Exponat auf der Konferenz zeigte zwei Flammen, eine mit herkömmlichem Kerosin und eine mit Treibstoff auf GtL-Basis, wobei sich direkt die unterschiedliche Rußneigung der beiden Treibstoffe zeigt. Durch die erheblich reduzierte Anzahl an aromatischen Kohlenwasserstoffen rußt der GtL-Treibstoff sehr viel weniger als herkömmliches Kerosin.

Atmosphären- und Klimaforschung mit HALO

Das Forschungsflugzeug HALO (High Altitude Long Range), eine modifizierte Gulfstream G550, ist wegen der Kombination aus Reichweite, Flughöhe, Nutzlastkapazität und umfangreichen Instrumentierungsoptionen eine weltweit einzigartige Forschungsplattform für Messungen zu aktuellen Fragen der Atmosphären- und Klimaforschung. Der Fokus liegt dabei auf Messungen, für die die maximale Flughöhe von bis zu 15 Kilometern sowie die lange Reichweite bis zu 8000 Kilometern und zehn Stunden Flugzeit entscheidend sind. (wag)


Kontakt zum DLR

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V. (DLR)
Linder Höhe
51147 Köln
Tel.: +49 2203 601-0
Fax: +49 2203 67310
E-Mail: contact-dlr@dlr.de
Website: www.dlr.de

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