Stark, leicht und leise: Neuer Elektromotor soll Flugzeuge umweltfreundlicher machen

Stark, leicht und leise: Neuer Elektromotor soll Flugzeuge umweltfreundlicher machen

von Wolfgang Kempkens

Siemens hat einen Elektromotor für Flieger entwickelt, der fünfmal so leistungsfähig wie ein vergleichbarer Antrieb ist.

Fliegen belastet das Klima und verursacht einen Höllenlärm. Das Donnern der Maschinen quält aber nicht nur Nerven und Gesundheit der Menschen, die in Flughafennähe wohnen. Es mindert dort auch den Wert von Häusern und Grundstücken, wie der Verkehrsclub Deutschland festgestellt hat.

Längst arbeiten Unternehmen und Forschungseinrichtungen daher an elektrisch betriebenen Flugzeugen. Schon vor zwei Jahren starteten Kleinflugzeuge mit Hybridantrieb. Damals leistete der Elektromotor mit 65 Kilowatt etwa soviel wie der Motor eines Nissan Leaf.

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Im vergangenen Jahr hat der europäische Luft- und Raumfahrtkonzern Airbus eine kleine Propellermaschine vorgestellt, die komplett elektrisch fliegt, allerdings nicht länger als eine Stunde.

Bald soll abgasfreier Flugbetrieb auch mit größeren Maschinen und Reichweiten möglich sein.

Neuer Leichtmotor für größere FlugzeugeSiemens hat einen Elektromotor von der Größe eines Rucksacks mit einer Dauerleistung von 260 Kilowatt entwickelt. Das ist fünfmal so viel wie bei vergleichbaren Antrieben.

Außerdem besonders: Der Motor wiegt nur rekordverdächtige 50 Kilogramm. Normale Industriemotoren mit dieser Leistung kommen auf das fünffache.

Das Power-Fliegengewicht soll erstmals auch größere Flugzeuge mit einem Startgewicht von bis zu zwei Tonnen elektrisch antreiben. Noch in diesem Jahr soll der Motor in ein Flugzeug eingebaut und getestet werden.

Bis ans technische Limit optimiertLeicht und trotzdem kraftvoll sollte der Motor sein. Dafür haben die Siemens-Experten bisherige Elektromotoren auf den Prüfstand gestellt und bis ans technische Limit optimiert. Um Gewicht wo nur möglich zu reduzieren, nahmen sie sich die Evolution zum Vorbild.

Wie bei der Formung von Knochen sparten sie an Stellen Material ein, die geringen Belastungen ausgesetzt sind.

So senkten sie das Gewicht des Lagerschilds von 10,5 auf 4,9 Kilogramm.

Dieses Bauteil trägt die drei Rollenlager des Motors und des daran befestigten Propellers.

Mit dem erreichten Gewicht sind die Ingenieure noch immer nicht zufrieden.

Jetzt arbeiten sie an einer Version aus Kunststoff, der mit Kohlenstofffasern verstärkt ist. Ein bereits fertiggestellter Prototyp wiegt gerade noch 2,3 Kilogramm.

Der Motor kommt ohne Getriebe ausMit einer Drehzahl von nur 2500 Umdrehungen in der Minute kommt der Motor im Vergleich zu anderen Kleinflugzeugen ohne Getriebe aus, der Propeller wird direkt angetrieben. „Damit werden seriell-hybride Elektroflugzeuge mit vier oder mehr Sitzen möglich", sagt Frank Anton, der bei Siemens die Entwicklung von Elektro-Fliegern leitet.

Damit unterwegs der Strom nicht ausgeht, ist ein kerosinbetriebener Generator an Bord, der die Bordakkus aufladen kann.

Vorgesehen sind zudem supraleitende Kabel, die in tiefgekühltem Zustand Strom widerstandslos leiten. Das reduziert das Gewicht gegenüber dem Einsatz von Kupferleitungen nocheinmal um bis zu 75 Prozent.

Frank Anton schätzt, dass Siemens gegenüber anderen Unternehmen, die ebenfalls auf elektrische Flugzeugmotoren setzen, einen Vorsprung von mindestens drei Jahren hat.

Hybrid-Passagiermaschinen bis 2035Den können die Siemens-Ingenieure gut gebrauchen, wenn sie auch elektrifizierte Passagiermaschinen in die Luft bringen wollen. Daran arbeitet Siemens gemeinsam mit Airbus. Für den Passagierverkehr sind dann Flugzeuge mit Hybridantrieb geplant.

"Mittelfristig halten wir hybrid-elektrisch angetriebene Regionalflugzeuge mit 50 bis 100 Passagieren für realistisch", erklärt Frank Anton.

Ähnlich wie bei Hybrid-Autos würde der Elektromotor das Triebwerk unterstützen. Der Vorteil: Es würden wesentlich kleinere Turbinen ausreichen, weil sie beim Start tatkräftige Unterstützung bekämen. Sobald die Reisehöhe erreicht ist, benötigen sie nur 60 Prozent der maximal möglichen Leistung.

„Durch den Einsatz von hybriden Elektroantrieben ließe sich der Kraftstoffverbrauch um etwa 25 Prozent verringern, so dass die Gesamtkosten des Flugzeugs um ungefähr 12 Prozent sinken würden", rechnet Anton vor. Außerdem wären Flughafen-Anwohner weniger Lärm ausgesetzt.

2035 könnten die ersten Hybrid-Flugzeuge mit 60 bis 100 Sitzen starten - wenn es den Ingenieuren gelingt, noch leistungsstärkere Leicht-Elektromotoren zu entwickeln, wie es bei Siemens heißt.

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