Den Luftverkehr umweltfreundlicher gestalten und gleichzeitig das steigende globale Mobilitätsbedürfnis decken – Forschung und Industrie arbeiten gemeinsam an technologischen Lösungen, um diese gesamtgesellschaftlichen Herausforderungen anzugehen. Elektrisches Fliegen ist für die Branche der Aufbruch in eine neue Zeit: Es bietet großes Potenzial, vor allem für die Kurz- und Mittelstrecke. Aufgrund des geringen technologischen Reifegrads gilt es zunächst, alle Aspekte des elektrischen Fliegens detailliert zu untersuchen, zu erforschen und im letzten Schritt anhand von Versuchsträgern in der Praxis zu erproben. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) bündelt die grundlagen- und anwendungsorientierte Forschung auf diesem Gebiet und bringt alle für die Elektrifizierung des Luftverkehrs notwendigen Kompetenzen zusammen: Dazu gehören Batterie-, Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie, Know-how zu elektrischen Antrieben, die Integration alternativer Antriebssysteme ins Flugzeug ebenso wie die Flugerprobung und die Gesamtsystembewertung.
Energieträger als Schlüsselfaktor für klimafreundlicheres Fliegen
Ob Batterie, Brennstoffzelle und Hybridkonzepte – möglichst emissionsfreie Energietechnologien sind der entscheidende Faktor, um die Klimawirkung des Luftverkehrs signifikant zu reduzieren. Aktuell untersucht das DLR verschiedene Ansätze, um Elektromobilität in die Luft zu bringen und das Fliegen so sauberer und wahrscheinlich auch wesentlich leiser zu machen.
Batterie-elektrisches Fliegen für kurze Strecken
Gemeinsam mit dem Bauhaus Luftfahrt hat das DLR zum Beispiel analysiert, welche Möglichkeiten es im Bereich eines hybrid-elektrischen Flugzeugs mit 19 Sitzen gibt. In der Studie kombinierten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler dazu einen batterieelektrischen Antrieb mit einem Range-Extender auf Basis von Gasturbinen. Das Ergebnis: Mit dieser Kombination ließe sich bereits ein Großteil der CO₂-Emissionen im Bereich der Commuter-Flugzeuge vermeiden. Gleichzeitig werden neue Einsatzszenarien möglich: Kleinflugzeuge dieser Klasse mit Zielen in bis zu 350 Kilometern Entfernung könnten in Zukunft beispielsweise als Flugtaxis auch Flugplätze von weniger gut angebundenen mittelgroßen Städten bedienen und so neue Verbindungen ermöglichen. Entscheidendes Kriterium für batterie-elektrischer Antriebe sind die weiteren technologischen Fortschritte bei Leistung, Gewicht, Lebensdauer und Sicherheit von Batteriezellen.
Grüner Wasserstoff in Gasturbinen und Brennstoffzellen
Als Energieträger vereint Wasserstoff, wenn er aus erneuerbaren Ressourcen hergestellt wird, gleich mehrere Vorteile, die den Weg in eine klimafreundlichere Luftfahrt ebnen können: Bei der Verbrennung in Gasturbinen fallen keine CO₂-Emissionen oder Rußpartikel an. Die größte Herausforderung liegt in der Speicherung von Wasserstoff im Flugzeug. Aus heutiger Sicht hat die Wasserstoff-Brennstoffzelle langfristig das Potenzial, ausreichend Leistung und Reichweite für die kommerzielle Luftfahrt im Mittelstreckenbereich bereitzustellen. Brennstoffzellen wandeln Wasser und Sauerstoff aus der Umgebungsluft in Strom und Wasser um und zeichnen sich durch einen hohen Wirkungsgrad aus. Die Brennstoffzellen für Anwendungen in der Luftfahrt befindet sich allerdings noch im Forschungs- und Entwicklungsstadium. Das DLR erforscht die Möglichkeiten des Brennstoffzellenantriebs unter anderem mit dem viersitzigen Forschungsflugzeug Hy4. Im Fokus stehen hier die Steigerung der Leistungsfähigkeit des Brennstoffzellenaggregats sowie Aspekte der Systemintegration und Zulassung.
