Die neuen Luftfahrtpioniere in der Lausitz - Abheben mit Strom

Do 23.06.22 | 06:09 Uhr | Von Wolfgang Albus
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electric flight Modelldarstellung (Quelle: DLR)
Antenne Brandenburg | 22.06.2022 | Po Keung Cheung | Bild: DLR

Fliegen mit Strom aus erneuerbaren Energien könnte die Luftfahrt revolutionieren. Doch es fehlen ausgereifte Speichertechnologien und elektrische Antriebe. Jetzt stellt sich in Cottbus ein Institut der Spitzenforschung dieser Herausforderung. Von Wolfgang Albus

Die Energieregion Lausitz entwickelt sich zu einem Zentrum der Luftfahrtforschung. Zusätzlich zur Universität in Cottbus sollen 150 Wissenschaftler, Ingenieure und Techniker eine grundlegend neue Art des Fliegens entwickeln. Das Deutsche Zentrum für Luft und Raumfahrt (DLR) baut in Cottbus seit Jahresanfang das Institut für Elektrifizierte Luftfahrtantriebe auf.

Das Kohlerevier will hoch hinaus

Das Projekt gehört zu einer Bundesinitiative zum Strukturwandel im Braunkohlerevier. Noch arbeiten gut 30 Mitarbeiter in Cottbus und warten auf den Umzug im Oktober in ein frisch renoviertes Bürogebäude in der Nachbarschaft der Technischen Universität. In einer angemieteten Halle sollen Prüfstande untergebracht werden. Ein kompletter Neubau in fünf Jahren soll folgen. Es fließen mehr als 100 Millionen Euro in das Vorhaben.

Fliegen ohne Kerosin

"Das Fernziel ist das vollelektrische und CO2-freie Fliegen", sagt Institutsleiter Lars Enghardt. Die Teststände und Forschungsanlagen entstehen komplett neu. Im Start – quasi auf der grünen Wiese – sieht das DLR eine große Chance. Visionen gibt es schon seit geraumer Zeit, aber noch hat weltweit kein batteriebetriebener Flieger eine Zulassung für den Transport von Fracht oder gar von Menschen bekommen. Der Euphorie tut das keinen Abbruch.

hyel flieger, Modell von elektrischem Luftfahrtantrieb (Quell: DLR)

Elektrisch fliegen, aber wie?

Der größte Klotz am Bein der elektrischen Fliegerei sind die Batterien. "Deren Energiedichte müsste in einem Maße steigen, das heute unvorstellbar ist", räumt Enghardt ein. Ist also der Urlaubsflug nach Mallorca mit grünem Strom nur eine Utopie? Die Forschung muss liefern, denn die Forderungen der Politik an die Luftfahrtindustrie sind deutlich. Norwegen will alle Kurzstreckenflüge elektrifizieren. Das Land hat gute Voraussetzungen, weil es schon heute fast den gesamten Strombedarf aus Wasserkraft abdeckt. Doch wie die Flugzeuge funktionieren sollen, ist unklar. Trotzdem soll diese Idee bis spätestens 2040 Wirklichkeit werden. In der Luftfahrt ist das ein sehr kurzer Zeitraum.

Grüner Treibstoff als Hoffnungsträger

Als vergleichsweise schnell verfügbarer Beitrag zum Klimaschutz gilt Flugbenzin, das beispielsweise aus erneuerbaren Rohstoffen hergestellt werden kann. Auf diesem Gebiet macht sich die Raffinerie in Schwedt große Hoffnungen, die heute Kerosin aus russischem Erdöl herstellt. Bei den neuen Kraftstoffen liegt das Know-how in deren Herstellung. Die Flugzeuge müssten kaum verändert werden. Und auch die Infrastruktur der Flughäfen könnte bleiben wie bisher.

Neubau Institutsgebäude für Elektrifizierte Luftfahrtantrieb (DLR) in Cottbus (Quelle: Wolfgang Albus/rbb)
Bild: Wolfgang Albus/rbb

Herausforderung E-Flieger

Beim Elektroantrieb ist es komplizierter. Das gesamte Flugzeug müsste neu konzipiert werden. Da die Batterien für einen Langstreckenflug zu schwer sind, bleibt eine Alternative: Der Strom müsste an Bord erzeugt werden. Als Energieträger bietet sich aus Sicht des DLR Wasserstoff an. Damit könnte über eine Brennstoffzelle der Strom für die E-Triebwerke gewonnen werden.

"Der Transport von Wasserstoff im Flugzeug stellt die Konstrukteure vor erhebliche Probleme", erläutert DLR-Experte Enghardt. Kerosin kann in den Tragflächen transportiert werden, während Wasserstoff Spezialtanks oder eine extreme Kühlung benötigt. Man müsste das Design der Flugzeuge rund um die neue Anlagen herum verändern. Das könnte sogar eine neue Form der Flügel erfordern. Auch dafür sollen in Cottbus Strategien erforscht und erprobt werden.

Starten mit Strom

Anfangs sind auch Mischformen denkbar: Hybrid-Flugzeuge. Sie werden von Elektromotoren angetrieben und nutzen für den Start Batterien, die am Boden aufgeladen werden. Danach fliegen sie mit Energie, die an Bord erzeugt wird. Wahrscheinlich wird die Technik zunächst bei kleinen Flugzeugen serienreif. Dazu zählen Flugtaxis für kürzere Strecken mit vier Personen an Bord.

Leise, aber nicht lautlos

Der Elektroantrieb lässt auf einen charmanten Nebeneffekt hoffen. Neue Flugzeuge werden etwas leiser sein. Aber auch hier dämpft das DLR übertriebene Hoffnungen: Wenn die Luft mit mehr als 100 Kilometern pro Stunde Bauteile umströmt, wird es laut, egal welchen Antrieb man wählt. "Lediglich der Strahllärm aus der Turbine fällt weg", sagt Enghardt. 80 bis 90 Prozent des Fluglärms bleiben weiterhin erhalten. Auch hier gibt es ein großes Forschungspotenzial, denn Lärm wird durch vieles beeinflusst: Die Zahl der Propeller und dort wiederum der Blätter, die Drehzahl und auch deren Unterschiede. "Man kennt das von einer Drohne, wo die Rotoren unterschiedlich schnell drehen, das erzeugt ein lästiges Geräusch."

Prof. Lars Enghardt, Institutsleiter DLR, Cottbus (Quelle: DLR)Prof. Lars Enghardt, Institutsleiter Deutsches Zentrum für Luft und Raumfahrt, Cottbus

Neue Technologien in Flugzeugen sind ein brisantes Thema. Die Zertifizierung dauert oft Jahre - und das nicht ohne Grund. Wichtige Systeme müssen mehrfach gegen Ausfälle gesichert sein. Beim elektrischen Antrieb gibt es gleich eine ganze Reihe von bislang unbekannten Risiken. So muss die reichlich vorhandene Elektronik wirksam gegen Blitzeinschläge während des Fluges geschützt werden. Und Gefahr droht nicht nur von außen: Schon mehrfach haben Lithium-Ionen-Batterien, die in aktuellen Flugzeugen als Hilfsbatterien eingesetzt wurden, Brände erzeugt. Auch Wasserstoff ist leicht entzündlich und seit der Zeppelin-Katastrophe 1937 in Lakehurst mit 36 Toten mit vielen Vorbehalten behaftet.

Langfristige Lösungen gesucht

Flugzeuge haben eine Lebensdauer von mehreren Jahrzehnten. Ein heute fabrikneues Flugzeug soll auch noch 2050 fliegen. Enghardt, der sich als Berufsoptimist sieht, glaubt dennoch an einen emissionsfreien Luftverkehr. Airbus und Boeing arbeiten an Prototypen, vielleicht braucht die Industrie aber auch neue Player nach dem Beispiel von Tesla. Am Himmel wird sich vieles anders bewegen, Erdöl wird dabei aus Sicht der Cottbuser Wissenschaftler eine immer geringere Rolle spielen.

Sendung: rbb|24 inforadio | Mi 22.06.2022 | 9:36 Uhr

23 Kommentare

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  1. 23.

    Sie schreiben, dass dieses Zitat 10 Jahre alt sei. Ähhh?
    Nur so zum Verständnis. Sie, mein lieber Herr Dominik, wurden zitiert, nicht Musk.
    (47.DominikDresdenDonnerstag, 23.06.2022 | 17:18 Uhr)
    Es waren ihre Worte, deshalb auch die Anerkennung
    "Sie haben doch heute selber eine zutreffende Beschreibung von Musk gegeben "Angeblich ist das für Ihn alles nur ein riesengroßer Spaß, weil er glaubt er wir würden in der Matrix leben und er versucht die Grenzen des "Prrogramms" mit sinnlosestem Ueug zu sprengen. quasi mehr als Aktionskünstler.....hätte sogar was...."

    Sie stehen auch nicht mehr so auf Musk, genau wie Neumann. Gehören sie beide zu den 10%?

    Es ist im gesamten Forum mittlerweile eine breite Ablehnung feststellbar. Es gibt nicht einen Beitrag zum Thema Musk/Tesla, der nicht vorzeitig geschlossen wurde.
    Es scheinen mittlerweile auch die lLetzten gerafft zu haben, dass es Musk nicht um Klimaschutzziele geht, wie man anfangs weiß machen wollte, sondern nur um Maximalprofit.

  2. 22.

    Ist so eine blöde Eigenart von Wissenschaft.
    Alles was derzeit nicht geht erforschen die um rauszbekommen, warum und ob es nicht doch vielleicht irgendwie geht.
    Ob das rentabel ist weiss man vielleicht erst in 100 Jahren.
    Was Archimedes, Newton und all die anderen geritten hat, über die Welt und ihre Umgebung nachzudenken, fragt man heute nicht mehr. Wir nutzen es einfach im Alltag aus. Ob damals irgendwer Verschwendung gerufen hat?
    Alle sagten es geht nicht bis einer kam der das nicht wusste und es gemacht hat.
    Schön wenn sowas irgendwann mal wieder aus Brandenburg kommt.
    Weenn Sie Vergleiche ziehen wollen nicht nur gescheiterte Industrieprojekte heranziehen, die es überall auf der Welt gibt, sondern auch geglückte Forschungsleuchttürme. Scheitern ist wissenschaftlich gesehen auch ein Erfolg und wenn es nur Erkenntnisgewinn ist.
    ZALF, IHP und sicher noch einige andere mal so als Gedankenstütze für den Blick über den scheinbar zu hohen Berliner Tellerrand.

  3. 21.

    Nur mal so zur Fortbildung was technisch eigentlich gehen sollte und könnte, wenn man es richtig macht, was bei Flugzeugen hoffentlich der Fall wäre.
    https://www.golem.de/news/akkutechnik-wie-akkus-100-jahre-halten-und-was-uns-das-bringt-2206-165909.html

  4. 20.

    Na dann mal Butter bei die Fische, wir reden hier ja nicht von Bleisäure 12V Batterien im Auto.

    Was ist denn in einem Lithiumeisenphosphat Zelle (LFP, der meistgesuchten LiIonen Kathode in Autos) so drin?

    Ich bin schon gespannt wie gut Sie so informiert sind, abseits des Stammtisches.

    Wenn Sie schon dabei sind können Sie die Zyklenzahl (Vollzyklen) von LFP Lithiumionenakkuzellen gleich auch noch googeln. Kleiner Tipp 5stellig....

  5. 19.

    Ach na dann ....

    Polieren Sue schonmal ihren eingebildete Nobelpreis?

    PS:
    Das über Musk hat er wohl mal vor 10 Jahren oder so rausgehauen. Naja Humorgeschmäcker sind eben verschieden. Musk bräuchte zuallererst eine Twitter Simulation....

  6. 18.

    Stimmt. Sie kennen sicherlich den Spruch "wer hat, der kann". Sie sollten auch mal versuchen sich von ihren Spickern aus dem Hause Tesla zu lösen.

    Sie haben doch heute selber eine zutreffende Beschreibung von Musk gegeben "Angeblich ist das für Ihn alles nur ein riesengroßer Spaß, weil er glaubt er wir würden in der Matrix leben und er versucht die Grenzen des "Prrogramms" mit sinnlosestem Ueug zu sprengen. quasi mehr als Aktionskünstler.....hätte sogar was...."
    20:11/21:14

  7. 17.

    Säuren, Schwermetalle etc. sind in Batterien enthalten.
    Informieren Sie sich einfach mal selber.
    Und zur Lebensdauer: Wenn oft geladen und entladen wird, und das ist hier der Fall, ist die Kapazität irgendwann nicht mehr vollständig da.
    Man kennt das vom Smartphone.
    20 Jahre ist mit Verlaub Unsinn.

  8. 16.

    Welche giftigen Chemikalien sind denn in "Batterien"?

    Und was ist für Sie nicht allzulanges Leben. Moderne Liionenakkus in der Größe halten 20 Jahre.

  9. 15.

    Sie sind aber ein ganz Visionärer....

    Minifusionsreaktoren mit partiellen Aufhebung der Gravitation....zu geil...Daumen hoch

  10. 14.

    Danke an Steffen, eigentlich bräuchte ich dazu nix mehr sagen, da die Luft der vorne in Turbine gelangt verdichtet wird und zum Teil der Luftsauerstoff der Verbrennung des Kohlenwasserstoffgemisches Kerosin dient. Der größte Teil der Luft wird bei einem modernen Mantelstromtriebwerk im übrigen nur verdichtet hinten ausgestoßen.

    Von Turbinen in Kraftwerken egal ob Brankohle, Atom oder Wasserkraft fang ich besser erst gar nicht an....

  11. 12.

    Bitte was? Turbinen funktionieren durch einen mit Verbrennung ausgelösten Luftstrom. Wie wollen Sie das denn elektrisch nachbilden? Dominik hat schon Recht, es liefe auf Propeller hinaus, um den nötigen Luftstrom für den Vortrieb zu erzeugen.
    Elektrische Luftfahrt jenseits von Kleistflugzeugen halte ich für eine Utopie und hier werden wieder mal Steuergelder versenkt. Damit kennt Brandenburg sich ja bestens aus - Chipfabrik, Cargolifter und noch einige andere Träumereien waren wohl keine Lehre. Aus meiner Sicht kommt die Luftfahrt um synthetische Kraftstoffe nicht herum, wenn sie klimaneutral werden will. Alle anderen Möglichkeiten scheitern zumindest großflächig an der Reichweite, am Gewicht oder der Energiedichte.

  12. 11.

    Japp - forschen und dran arbeiten anstatt zu erpressen. Aber was erwartet man von Kindern, die durch erfolgreiches Erpressen der Eltern, die dem immer nachgaben, um dem lieben Ableger nur ja keinen seelischen Schaden zuzufügen, nichts als Erpressung gelernt haben?
    Wäre ich nochmal jung, ich würde in die Richtung Forschen und Entwickeln gehen anstatt mich mit Chemie auf den Boden zu kleben, um des Klima und der Natur Willen, um dann mit Salatöl wieder vom Asphalt gelöst werden zu müssen. Aber an die Verschwendung des Salatls für deren dumme Ideen denken die nicht - tja - Niveau ist eben keine Hautcreme.

  13. 10.

    Das nenne ich mal „Vorbereitung für/auf die Zukunft“, nicht dieses ständige Fordern, Protestieren und Demonstrieren der Nichtstuer!

  14. 9.

    Turbofangeneratoren, die die Batterien speisen und an die Verbraucher und Antrieb abgeben....

  15. 8.

    Turbinen funktionieren mit Luft und diese ist zufällig ein Gas. Das ist unabhängig von der Energie mit der sie betrieben werden.

  16. 7.

    Also eigentlich gab es nur in einem Flugzeug Probleme mit der LiIon-Hilfsbatterie. Der Boeing 787. Man hätte auch von Anfang an auf ungefährliche LiFePO4 oder Lithiumtitanat Akkutechnologien gehen können.

    Von wem ist eigentlich das BIld? das ist ja ziemlich sinnlos. Erstens müsste die Batterie selbst bei fantastischen Zuwachsraten was die Energiedichte pro Volumen angeht viel viel viel größer sein. Aber noch besser ist eigentlich wie man eine Gasturbine mit elektrischem Strom betreiben will?, da fehlt der Hinweis auf die Kerosintanks oder zumindest ne ordentliche Beschriftung, dass es eine Hybrid-Flieger sein soll. Nur mal so nebenbei, elektrische Flieger sind wahrscheinlich eher lauter als moderne Mantelstromtriebwerke, schlicht weil diese wahrscheinlich PROPELLER haben werden.....

  17. 6.

    Schon mal vom kosmologischen Litiumproblem gehört? Was werden wir mit dem Universum machen bei unserem Litiumhunger?
    Wenigstens versteht das DLR was von Wissenschaft im Gegensatz zu anderen.

  18. 5.

    Auch Wasserstoff muss ersteinmal energieintensiv hergestellt werden.

  19. 4.

    Sind batteriebetriebene Flugzeuge oder Autos in der ökologischen Gesamtbilanz tatsächlich besser für die Umwelt als Verbrenner? Ich habe da Zweifel.

    Die Batterien müssen aus teilweise giftigen Rohstoffen hergestellt werden, in einem energieintensiven Herstellungsprozess.
    Was passiert mit den Chemikalien nach dem nicht allzulangen Leben dieser Batterien?
    Woher kommt der Strom für das Auflagen der Batterien? Doch wohl kaum zu 100 Prozent aus erneuerbaren Quellen? Möchte ich nachts aufladen, scheint keine Sonne, der Wind ist nachts oft viel schwächer. Möglichkeiten, alternativ erzeugten Strom zwischenzuspeichern, gibt es leider immer noch nicht.
    Also haben wir den absurden Tatsachenbestand, dass Elektroautos und -flugzeuge mit Strom aus fossilen Quellen oder mit Kernkraft aufgeladen werden müssen.
    Und das nur, um sagen zu können: "Schaut her, wir sauber diese Technologie ist!"
    Das scheint mit weder in sich schlüssig noch ehrlich zu sein.

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