Luftfahrt

Airbus und Siemens wollen erste E-Flugzeuge fliegen lassen

Elektrisch abgehoben: Der Sportflieger von Siemens wird angetrieben von einem E-Motor mit 260 Kilowatt Leistung und 50 Kilogramm Gewicht – ein Rekordwert.

Elektrisch abgehoben: Der Sportflieger von Siemens wird angetrieben von einem E-Motor mit 260 Kilowatt Leistung und 50 Kilogramm Gewicht – ein Rekordwert.

Foto: Siemens AG

Airbus und Siemens arbeiten an Regionaljet mit E-Antrieb. Er soll 2030 abheben. Besuch im Zukunftslabor.

München.  Ein bisschen unscheinbar sieht dieses Stück Zukunft schon aus: etwas größer als eine Konservendose, knapp 3,2 Kilo schwer, gleichmäßige Grate auf der Außenseite, silberglänzend – ein Elektromotor. Aber was für einer. 40 PS hat dieser Prototyp, den An­dreas Faass gerade aus dem Regal genommen hat. Ein vergleichbarer Verbrennungsmotor wäre nicht nur mindestens fünfmal so groß, er wäre auch völlig ungeeignet für das, woran sie hier in Haus 31 des Siemens-Forschungsstandorts Neuperlach in München arbeiten: neue, extrem leise und sparsame Antriebe für Flugzeuge. Und an einem neuen Geschäftsfeld für den Konzern.

Faass ist Chefentwickler eines Projekts, das Siemens gemeinsam mit dem europäischen Luftfahrtkonzern Airbus vorantreibt. Bis 2022 sollen die Siemens-E-Antriebe fertig sein. Bei Airbus arbeitet ein Team an einem passenden Personenflugzeug. Faass pendelt zwischen der Prototypenentwicklung in Neuperlach und dem knapp fünf Kilometer entfernten Airbus-Forschungsstandort Ottobrunn, wo der Rest des Teams sitzt.

E-Flieger werden anders aussehen

Die ersten Flugzeuge mit dem neuen Antrieb werden Faass zufolge spätestens 2030 abheben. Sie sollen Platz für bis zu 100 Passagiere bieten und eine Reichweite von 1000 Kilometern haben, Flüge von Berlin nach London wären möglich. Ein Airbus A320 bietet heute bis zu 180 Passagieren Platz.

Und die neuen Maschinen werden anders aussehen, als die Flugzeuge, die heute unterwegs sind. Schließlich können viele kleine Motoren entlang der Tragfläche montiert werden, dort, wo es aerodynamisch günstiger ist als darunter, wie heutzutage. So ist auch kein Seitenleitwerk mehr nötig, eine Rechts- oder Linkskurve kann über die Elektromotoren gesteuert werden. Ein weiterer Vorteil: E-Motoren sind extrem verschleißarm, anders als heutige Turbinen.

Hoffnung für A380: Emirates bestellt 36 Maschinen bei Airbus
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Virtuell Fliegen im Teststand

Bereits jetzt sind kleinere Maschinen mit neuartigem Elektromotor zu Testzwecken im Einsatz, noch mit Batteriebetrieb. Ein Kunstflieger zum Beispiel. Mit solch einer Maschine hat der Konzern gerade einen Weltrekord aufgestellt. Allerdings muss das Flugzeug gar nicht abheben, um Daten zu sammeln. Eine Etage unter Faass’ Prototypenfertigung lässt Siemens im Testlabor fliegen, dem Reich von Markus Bauer.

Im Raum stehen drei Bildschirme nebeneinander – das Flugfeld, davor das Cockpit: ein hochlehniger Stuhl und ein kleinerer Bildschirm. Hier lässt sich per Maus mit einer Flugsoftware starten und landen und manche Pirouette drehen. Hinter einem Fenster befindet sich der Teststand: Ein großer verkabelter Kasten, an dem vorn ein matt-silbriges rundes Teil angebracht ist – ein Rekordmotor mit 350 PS/260 kW. Er misst etwa 40 Zentimeter im Durchmesser und ist gut 15 Zentimeter hoch. Der vergleichbare klassische E-Motor wäre um ein Vielfaches größer.

Der Motor im Teststand liefert 30 Millionen Datenpakete

Fliegt der Pilot mit seinem virtuellen Flieger einen Looping, wird der Motor im Teststand nebenan über eine Siemens-Software in Echtzeit entsprechend belastet. Und die angeschlossenen Rechner sammeln Daten, denn der Motor ist vollgestopft mit Sensoren – so entstehen etwa 30 Millionen Datenpakete pro Flug, wie Testleiter Bauer sagt. Die Daten werden dann mit künstlicher Intelligenz und Software analysiert und geben den Entwicklern Hinweise, was an welcher Stelle und wie verbessert werden könnte.

Mit dem Motor, der gerade getestet wird, könnte ein Vier- bis Sechssitzer fliegen, sagt Bauer. Für ein echtes Passagierflugzeug wären dagegen Megawatt-Leistungen nötig. So weit sind die Techniker bei Siemens noch nicht. Doch warum nutzen die Ingenieure eigentlich nicht die Elektromotoren, die schon für Autos entwickelt wurden? „Im Autobau sind die Kosten wichtig“, sagt Entwicklungsleiter Faass. „Beim Fliegen ist das Gewicht relevant, nicht so sehr der Preis.“

„Wir gestalten den Markt mit“

Und im Automarkt, wo es eher um Masse geht, kämpfen viele Anbieter um Aufträge. Entsprechend niedrig sind die Ertragschancen. Anders bei Elektroantrieben für Flugzeuge: „Wir gestalten den Markt mit“, sagt Faass. „Den gibt es so noch nicht.“ Siemens hat aus seiner Sicht noch einen weiteren Vorteil im Vergleich zur Konkurrenz: die finanzielle Kraft eines Großkonzerns. „Wir sind ein Start-up, aber mit langfristiger Strategie und Finanzierung“, sagt Faass.

E-Autos fahren in Norwegen auf der Überholspur
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Gestartet sind Airbus und Siemens im Herbst 2016. Bei Siemens ist das Team von 20 auf inzwischen mehr als 100 Mitarbeiter gewachsen. Insgesamt sollen es bei beiden Konzernen um die 200 Beschäftigte werden, die das Projekt vorantreiben. Mit dabei sind einige, die aus aus dem Motorsport stammen, klassische Entwickler, und solche, die frisch von der Universität kommen. Einer hat vorher Rollstühle für das niederländische Paralympic-Team entwickelt und daher Erfahrung mit ultraleichter Kohlefaser.

Von Tesla über Google zu Siemens

Faass selbst hat die Batterien für das Model S mitentwickelt, das erste Serien-Elektroauto des US-Anbieters Tesla. Er wechselte dann zu Google X, wo er an Spezialdrachen arbeitete, die am Himmel über Minipropeller Strom erzeugen sollten. „Von da ist es nicht mehr weit bis zum elektrischen Fliegen“, sagt er.

Wie viel Siemens sich den Traum vom Fliegen kosten lässt, will der Konzern nicht verraten, spricht aber davon, dass in dem Projekt viel Geld drinsteckt. Auch Airbus hält sich bei Zahlen bedeckt.

EU-Vorgaben treiben Entwicklung an

Getrieben wird die Entwicklung auch von Vorgaben der EU, die den Abgasausstoß der Flugzeuge deutlich verringern will. „Das ist nur mit neuen Antrieben zu erreichen“, argumentiert Faass. Und die sollen kleiner als bisher sein, aber deutlich mehr Leistung bringen. „Bis 2022 wollen wir die Leistungsdichte der Motoren verdoppeln.“ Das mag für den Laien nicht so spektakulär klingen, ist aber, so wie Faass das sagt, technisch ganz offenbar eine enorme Herausforderung. Die sich aber aus seiner Sicht meistern lässt.

Um leichtere und kompaktere Motoren zu bekommen, setzt das Siemens-Projektteam neue Materialien wie Kohlefaser und neue Techniken wie 3D-Druck ein – letzteres, weil damit Bauteile möglich sind, die sich nicht klassisch etwa aus einem Block Aluminium fräsen lassen – etwa innen hohle Elemente, die leichter sind und die Wärme besser verteilen.

Woher kommt der Strom?

Bleibt die entscheidende Frage: Woher nehmen die vielen E-Motoren den Strom? Eine Möglichkeit wären besondere Batterien, die aber Faass zufolge noch Schwierigkeiten bereiten. Deshalb konzentriert sich das Gemeinschaftsprojekt von Siemens und Airbus auf hybrid-elektrisches Fliegen. Zum Starten und Landen wird dabei ausschließlich Strom aus einer Batterie genutzt, ist die Maschine auf Flughöhe, wird auf konventionellen Antrieb umgeschaltet. Konventionell bedeutet in diesem Fall, dass eine Brennstoffzelle über einen Generator Strom liefert.

An dieser Zelle arbeitet das Gemeinschaftsunternehmen im Moment. So lassen sich Faass zufolge beim Kraftstoff bis zu 50 Prozent sparen. Zudem wird es im Umfeld der Flughäfen leiser. Weil die Maschinen bei Starts und Landungen kaum Geräusche machen, wären Nachtflugverbote nicht mehr nötig.