Hybridelektroflugzeug

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Elektroflugzeug e-Genius
Pipistrel Panthera

Bei einem Hybridelektroflugzeug wird ein Verbrennungsantrieb mit einem Elektroantrieb kombiniert, um damit die Effizienz insgesamt zu steigern beziehungsweise Reichweite zu erhöhen. Aufgrund der Effizienzsteigerungen als Einsparungen von Brennstoff ließen sich die Verbrauchskosten potenziell senken, was dieser Technologie zum Marktdurchbruch verhelfen könnte.

Technik

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Solange die Leistungsdichte von Akkumulatoren noch nicht für längere Flüge und größere Elektroflugzeuge ausreicht, sind Hybridflugzeuge eine Art Brückentechnologie. Zur Effizienzsteigerung wird die hohe Energiedichte von Verbrennungstreibstoffen mit dem hohen Wirkungsgrad von Elektroantrieben vorteilhaft kombiniert.

Vorteile
  • Insgesamt deutlich geringerer Energieverbrauch möglich, gegenüber Flugzeugen mit reinem Verbrennungsantrieb.
  • Geringere Lärmbelastung durch leiseren Elektroantrieb möglich.
  • Verbesserte militärische Tarnkappeneigenschaften möglich.[1]
Nachteile
  • Sowohl elektrische und konventionelle Antriebskomponenten müssen zum gewissen Grad doppelt vorhanden sein, was beispielsweise das Gewicht erhöht.
  • Eher nur begrenzte Reichweiten sinnvoll, von Kurz- bis Mittelstrecken.
Vergleich der Antriebsstränge bei Hybridelektroflugzeugen, oben: parallel, unten: seriell

Serieller Hybridantrieb

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Ein geeignetes Konzept ergibt sich aus der Kombination einer mit Kerosin betriebenen Gasturbine, die einen elektrischen Generator antreibt mit dem dann Elektromotoren zum Antrieb von Propellern genutzt werden könnten. Gasturbinen haben bei geringem Gewicht eine hohe Leistungsdichte und könnten über weite Strecken bei einem günstigen Wirkungsgradbereich betrieben werden. Die elektrische Energie ist hierbei in einem Akkumulator zwischengespeichert. Meist wird, um die nötige Steigrate zu erreichen, für den Start die Batterie zugeschaltet. Ist dann das Flugzeug auf seiner Reisehöhe angekommen genügt es nur noch die Kombination Verbrennungsmotor/Generator laufen zu lassen. Der Verbrennungsantrieb würde also in nur etwa soviel Leistung bringen müssen, wie im Reiseflug benötigt wird. Im Sinkflug oder falls das Flugzeug auf Reisehöhe angekommen ist, kann bei einigen Modellen, Energie in die Batterien zurückgespeist werden.

Bei diesem Antriebsverfahren sind zusätzlich zum Verbrennungsmotor zwei elektrische Maschinen, einschließlich eines relativ großen und schweren Elektromotors, notwendig. Für die Anwendung des seriellen Antriebsstrangs wird jedoch für die Zukunft das größte Entwicklungspotential gesehen.[2]

Paralleler Hybridantrieb

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Beim parallelen Hybridantrieb wird der Antrieb des Flugzeugs entweder durch einen Verbrennungsmotor oder einen batteriegespeisten Elektromotor übernommen bzw. beides gleichzeitig. Die Batterie kann während des Flugs wieder aufgeladen werden. Bei diesem Verfahren wird nur eine elektrische Maschine benötigt, die zudem gegenüber dem Elektromotor beim seriellen Antrieb kleiner gewählt werden kann. Auch der Antrieb von mehrmotorigen Flugzeugen, bei denen einzelne Triebwerke durch Elektromotoren ersetzt wurden, wird ebenfalls als parallel-hybrid bezeichnet.

Beispiele

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Die bisher größten kommerziellen Realisierungen sind noch in der Größe von Sportflugzeugen bzw. eher kleinen Reiseflugzeugen.

Literatur

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Bücher
  • Kapitel: Elektro-Hybrid-Flugzeuge (Beispiele) Klaus L. Schulte: Elektroflug – Technologie, Geschichte, Zukunft. K.L.S. Publishing, Köln 2014, ISBN 978-3-942095-44-0, S. 230–234
  • Chapter 8: Hybrid-Electric Propulsion. In: Pascal Thalin: Fundamentals of Electric Aircraft, SAE International, 2018, ISBN 978-0-7680-9322-3, S. 161–179
Artikel
  • Denis Dilba: Die Hybriden kommen. In: Technology Review (deutsche Ausgabe) März 2018, S. 10–11
  • Unter Strom: Pläne für hybrid-elektrische Flugzeuge. In: Flug Revue, Nr. 7/2019, S. 58–59
  • Kombi-Power: Hybridantriebe. In: Flug Revue, Nr. 10/2019, S. 68–70
  • Wann fliegen wir grün? (Titelgeschichte) In: Aero International, Nr. 11/2024
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Einzelnachweise

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  1. ↑ NATO: Hybrid Electric Coupled Aero Propulsion auf YouTube, abgerufen am 20. September 2024 (englisch).
  2. ↑ Hybrid-electric Aircraft. In: AIR International. März 2020, S. 26.
  3. ↑ Anton Roth: Hybridantrieb für die C42 CS. In: aerokurier, Nr. 11/2019, S. 84–85
  4. ↑ Stephan Hiller: Ampaire 337 Elektroflugzeug hebt zum ersten Mal ab. In: energyload.eu. 31. Juli 2019, abgerufen am 14. Dezember 2019.
  5. ↑ Stephan Hiller: E-Fan X: Hybrdidflugzeug von Siemens und Airbus. In: energyload.eu. 6. Januar 2018, abgerufen am 8. September 2019.
  6. ↑ Firmenwebsite: Zunum Aero, abgerufen am 13. Dezember 2019
  7. ↑ Laura Grohan: Zunum Aero – der Tesla der Lüfte. In: eMobilität. Abgerufen am 3. August 2020.
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