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Airbus, Rolls Royce und Siemens planen fliegenden Demonstrator

28.11.2017

Siemens, Airbus und Rolls Royce wollen erstmals einen hybrid-elektrischen Antrieb an einem größeren Flugzeug in der Luft erproben - das haben die drei Unternehmen heute bekannt gegeben. Der Demonstrator, für den eine BAe146 mit etwa 100 Sitzen in Betracht kommt, soll 2020 zum ersten Mal starten und als fliegende Versuchsplattform dienen. Im Interview sprechen Dr. Frank Anton, Leiter der Siemens-Abteilung eAircraft, in der das Unternehmen seine Aktivitäten rund um das Thema des elektrischen Fliegens bündelt, und Wulf Roscher, Projektleiter E-Fan X bei Siemens eAircraft, über das revolutionäre Projekt.

Drei starke Partner arbeiten gemeinsam an einem Demonstrator für ein hybrid-elektrisches Passagierflugzeug, dem sogenannten E-Fan X - dieser soll bereits 2020 fliegen. Dafür entwickelt Siemens ein elektrisches Antriebssystem mit 2 Megawatt Leistung, das als Leichtgewicht die bisherigen Rekorde brechen soll. Dieser Antrieb wird im Rahmen der seit 2016 bestehenden Airbus-Siemens-Kollaboration entstehen. E-Fan X ist außerhalb der Airbus-Siemens-Kollaboration angelegt.

Was bedeutet dieses spannende Projekt für Siemens vor dem Hintergrund der bereits bestehenden Aktivitäten in diesem Feld?

Frank Anton: Nach dem Start unserer Partnerschaft mit Airbus in 2016 wird dieser große fliegende Demonstrator für eAircraft ein weiterer bedeutender Schritt auf dem Weg in die hybrid-elektrische Zukunft des Fliegens sein. Mit einem fliegenden Demonstrator und durch Erprobung unserer elektrischen Antriebssysteme im Flug werden wir lernen und diese disruptive Innovation für die Luftfahrt entwickeln.

Mit unseren Antriebssystemen für Drohnen, Ultraleicht- und leichte Sportflugzeuge sind wir bereits in der Luftfahrt vertreten und haben kürzlich auch den Prototypen eines Motors für ein Flugtaxi zum Einsatz im städtischen Raum, den CityAirbus, vorgestellt.

Auf den Erkenntnissen, die wir bei der Entwicklung in diesen Leistungsklassen gewonnen haben, bauen wir nun auf und entwickeln eine erste Lösung für die kommerzielle Luftfahrt: den Antrieb für ein Hybrid-Elektroflugzeug mit Sitzplätzen für 50 bis 100 Passagiere. Damit kann auch der Passagierverkehr zukünftig nachhaltiger und leiser werden.

Was ist genau geplant?

Wulf Roscher: Mit den bisher von eAircraft entwickelten elektrischen Antriebssystemen - etwa unserem "Weltrekordantrieb" - bewegen wir uns im Leistungsbereich bis zu einem Viertel Megawatt (MW). Nun entwickeln wir ein zwei MW elektrisches Antriebssystem für Regionalflugzeuge - also etwa die achtfache Leistung des Systems, das unsere Extra 330LE antreibt. Vier bis acht solcher Motoren könnten an den Tragflächen eines Regionalflugzeuges künftig die Propeller oder Fans antreiben. Im fliegenden Demonstrator wird das elektrische Antriebssystem seine elektrische Leistung von einem Generator beziehen, der von einer Turbine im Rumpf angetrieben wird. Während Start und Steigflug werden Lithium-Ionen-Batterien mit jeweils 700 Kilowatt Leistung zusätzlich elektrische Energie beisteuern.

Frank Anton: Wir wollen für den geplanten Erstflug im Jahr 2020 eine der vier Turbinen des Testflugzeugs durch ein zwei Megawatt elektrisches Antriebssystem ersetzen. Es wäre das erste Mal, dass ein so leistungsstarker E-Motor ein Flugzeug mit antreibt! Wir können uns vorstellen, in weiteren Tests eine weitere Turbine durch einen elektrischen Antrieb zu ersetzen.

Nimmt ein so leistungsstarkes Antriebssystem dann nicht unglaublich viel Gewicht und Platz in Anspruch? Die Vorteile der E-Mobilität hin oder her, kann das effizient sein?

Wulf Roscher: Durch unsere intensive Forschung an moderner Leichtbau-Technologie und mit High-Tech-Materialien werden wir Größe und Gewicht unserer Antriebe weiter drastisch reduzieren. Während schon unser bisheriger "Weltrekordmotor" eine Dauerleistungsdichte von 5.2 Kilowatt je Kilogramm Motormasse hat, wollen wir diese für den zwei Megawatt Motor noch einmal signifikant erhöhen.

Frank Anton: Das Geheimnis liegt aber nicht nur in Materialien und Topologie. Solche extrem leichten Antriebe können wir nur entwickeln und bauen, indem wir alle physikalischen und technologischen Effekte umfassend in SimcenterTM, der Siemens PLM Simulations-Software Suite, simulieren. Wir bauen iterativ viele Digitale Zwillinge und optimieren virtuell die Prototypen. Das geht nicht nur viel schneller, man kommt auch nur so zu derart leistungsdichten Maschinen.

Welche Rollen übernehmen die Projektpartner dabei?

Frank Anton: Airbus wird die Gesamtintegration sowie die Flugversuche leiten und den Energiespeicher liefern. Rolls Royce liefert eine 2.5 Megawatt Turbine mit integriertem Generator, der die elektrische Leistung für unser elektrisches Antriebssystem bereitstellt. Von Siemens kommen neben dem Elektromotor der Wechselrichter und das Energieverteilungssystem. Ich denke, hier haben sich drei wirklich starke Partner zusammengefunden, um einen fliegenden Demonstrator zu bauen - und wir kommen meiner Vision, in zwanzig Jahren hybridelektrisch im Linienflugzeug durch Europa zu fliegen, immer näher!

Dr. Frank Anton: Seine Karriere begann bereits in jungen Jahren mit einem Sieg bei Jugend forscht. Er studierte Physik in Bochum, Bonn und Grenoble. Bei Siemens gestaltete er als Entwickler von Teilchenbeschleunigern, Entwicklungsleiter für Magnetresonanztomografen, Geschäftsführer für chirurgisches Röntgen, Europavertriebsleiter für Medizintechnik und Geschäftsverantwortlicher für Traktionsantriebe den technologischen Fortschritt mit. Jetzt leitet er bei Siemens die Einheit eAircraft- und als leidenschaftlicher Pilot fliegt er die elektrischen Testplattformen auch immer wieder selbst.

Wulf Roscher: Der Diplom-Elektroingenieur arbeitet bereits seit 23 Jahren für Siemens und bekleidete verschiedene Positionen im Umfeld von Automation & Drives. Seit einem Jahr ist er Projektleiter bei eAircraft für Antriebssysteme größerer Leistungsklassen. Für ihn ist dieses herausfordernde Projekt mehr als nur ein Job. Es soll den zukünftigen Verbrauch von fossilen Brennstoffen im großen Stil begrenzen und damit einen Beitrag zur Erhaltung des Planeten für die kommenden Generationen leisten. Seinen ganz persönlichen Beitrag zu diesem Ziel leistet er auch heute schon: er fährt jeden Tag mit dem Rad zu Arbeit.

Von Julia Hetz

Quelle: Siemens-Newsletter Pictures of the Future

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