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Donnerstag, 14. Dezember 2017

Verkehr

„Doppelt so teuer“

Von Iestyn Hartbrich | 22. Juni 2017 | Ausgabe 25

Laut DLR-Forscher Heinz Voggenreiter sind neue Antriebskonzepte für Flugzeuge nötig, auch wenn elektrisches Fliegen teurer ist.

BU Voggenreiter
Foto: imago/reportandum

Elektrisches Fliegen wird kommen. Davon ist DLR-Forscher Heinz Voggenreiter überzeugt.

VDI nachrichten: Herr Voggenreiter, Airbus und Boeing schätzen, dass sich das Flugaufkommen auf absehbare Zeit alle 15 Jahre verdoppelt. Glauben Sie daran, dass das nachhaltig im Sinne der Umwelt sein kann?

Heinz Voggenreiter: Nein. Wenn es weiter geht wie bisher, werden wir dadurch immer und immer mehr Emissionen produzieren. Wir brauchen disruptive Technologien, wir brauchen das elektrische Fliegen. Ich glaube, dass wir durch das elektrische Fliegen im Luftverkehr in die Nähe der Nullemission kommen können.

Heinz Voggenreiter

Sie haben vorgerechnet, dass elektrisches Fliegen deutlich teurer wäre.

André Theß, Institutsdirektorenkollege am DLR, hat berechnet, dass die Kilowattstunde mindestens doppelt so teuer wäre, je nach Veredelung des Stroms.

Den Begriff Veredelung müssen Sie erklären …

Wir im DLR unterscheiden drei Veredelungsstufen. Die unedelste: Der Strom könnte direkt aus einer Batterie kommen. Ein derart angetriebenes Flugzeug wird aber niemals Passagiere von Tokio nach Frankfurt bringen. Größere Reichweiten erzielt man mit einer höheren Speicherdichte an Bord, was uns zur Brennstoffzelle führt. Da diese bei gleicher Leistung größer als eine Batterie ist, wäre eine Kopplung mit einer Batterie sinnvoll. Diese würde vor allem beim Starten und Landen Energie bereitstellen. Um aber ein großes Flugzeug elektrisch anzutreiben, reicht auch das noch nicht aus. Die dritte Veredelungsstufe ist CO2-neutrales Flugbenzin. Dafür braucht man Wasserstoff und CO2, das man zum Beispiel aus Biomasse gewinnen kann.

Und was würde das kosten?

Die Kilowattstunde aus fossilem Flugbenzin kostet annähernd fünf Cent. Bei erneuerbarem Strom gehen wir von Kosten um die 0,10 €/kWh aus. Die Kilowattstunde aus einer Brennstoffzellen-Batterie-Einheit würde grob 0,20 €/kWh kosten. Im Fall CO2-neutralen Flugbenzins rechnen wir mit 0,30 €/kWh.

Gehen Sie davon aus, dass in Zeiten von Easyjet und Ryanair die Passagiere die Mehrkosten auf sich nehmen würden?

Ja. Das elektrische Fliegen bietet schließlich einen Mehrwert.

Welchen?

Schauen Sie sich Regionalflughäfen wie Augsburg und Memmingen an. Die haben wenig Entwicklungsperspektive. Warum? Weil die Anwohner über Lärm und Schadstoffemissionen klagen. Im Batteriebetrieb fallen beim Starten und Landen keine Schadstoffemissionen an. Idealerweise auch in der systemischen Betrachtung nicht, weil der Strom ja aus erneuerbaren Quellen stammt. Hinzu kommt, dass der Lärm deutlich abnimmt, weil keine Gasturbine vorhanden ist. Und nun komme ich zum Preis: Ich glaube, dass Geschäftskunden bereit sind, mehr zu zahlen, wenn sie im Gegenzug nicht mehr zig Kilometer über Land zum nächsten internationalen Flughafen fahren müssen. Hinzu kommt, dass auch die Wirtschaftsregion rund um den Regionalflughafen profitiert. Insofern: Ja, elektrisches Fliegen wird teuer, aber die höheren Kosten werden aufgewogen.

Also ist elektrisches Fliegen eher etwas für Augsburg und weniger für Charles de Gaulle in Paris?

Das kommt auf die Leistungsklasse an. Nach den Arbeiten meines Kollegen Josef Kallo sicher, wenn wir über Antriebe von 750 kW bis 1 MW pro Triebwerk sprechen. Das sind kleine Flugzeuge. Aber ich halte es für möglich, auch mit heutigen Technologien einen 80- bis 100-Sitzer im Hybridbetrieb zu fliegen. Mit seinem großen Drehmoment und der niedrigen Drehzahl könnten Start und Landung sehr leise erfolgen. Die Lärmreduktion könnte bis zu 40 dBA betragen. Im Reiseflug würde eine Gasturbine die Batterie wieder aufladen. Das wäre deshalb sehr effizient, weil man die Turbine stationär im optimalen Punkt betreiben könnte.

Wann, glauben Sie, werden höhere Leistungsklassen erreicht?

Je nach Entwicklungsgeschwindigkeit halte ich es technisch für möglich, dass man in zehn Jahren 4 MW pro Motor erreicht, für 8 MW benötigen wir noch etwas mehr Zeit. Das entspräche dann einem Airbus A320.

Welche Nadelöhre gibt es aus technischer Sicht?

Natürlich die spezifische Speicherleistung der Batterie. Lithium-Ionen-Akkus sind gut erforscht, aber für viele Luftfahrtanwendungen zu schwer. Wir brauchen neue Batterietypen wie Lithium-Luft und Lithium-Schwefel, die heute aber noch nicht ausgereift sind. Insbesondere wissen wir noch sehr wenig über die Lebensdauer und das Brandverhalten solcher Batterietypen. Nachholbedarf gibt es auch noch bei der Hochvoltelektronik. In großen Höhen ist das Durchschlagverhalten ganz anders als am Boden. Wenn wir zu extrem hohen Leistungen gehen, müssen wir den sicheren Betrieb gewährleisten. Außerdem müssen die Elektromotoren natürlich noch viel leichter werden.

Heute sehen sich Passagierflugzeuge sehr ähnlich. Zigarrenrumpf, Motoren unter den Flügeln. Bleibt das bei elektrisch angetriebenen Fliegern so?

Elektrische Motoren lassen sich am Flugzeug im Grunde viel flexibler verteilen, auch an Stellen, die für eine Gasturbine ungeeignet wären. Das bedeutet auch, dass man die Antriebsleistung statt auf zwei zum Beispiel auf sechs Motoren verteilen könnte. Die Auswirkungen auf die Flugzeugkonfiguration sind enorm. Zum Beispiel könnten die Triebwerke wieder nach hinten wandern. Oder es könnte „blended-wing-bodies“ geben, bei denen der Rumpf in die Flügel übergeht. Damit steigt der Designspielraum, zum Beispiel im Hinblick auf die Schwerpunktlage und die Aerodynamik des Flugzeugs. Flugzeuge werden deutlich anders aussehen, wenn wir konsequent elektrische Antriebe verwenden.

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