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Antriebs- und Speichertechnik
Schafft die Festkörperbatterie den Durchbruch?
Mehrere Unternehmen und For-
schungsanstalten kündigen an, dass
ihre Entwicklungen auf dem Sektor
der Feststoffbatterien kurz vor der
Serienreife stünden. Da ihre Separa-
toren nicht mehr aus Elektrolyten,
sondern aus Keramiken bestehen,
seien sie unbrennbar, was nur die
halbe Wahrheit ist, denn die Lithium-
Anteile in der Batterie lassen sich
nach wie vor entzünden. Solid Power
aus dem US-Bundesstaat Colorado
und Quantumscape aus San José in
Kalifornien die von BMW und VW
sowie Letztere auch von Bill Gates
Mit Millionen Dollar unterstützt
werden, liefern sich unter den
ganz großen Playern harte
Presseduelle. VW ist sogar zu
einem Drittel Anteilseigner von
QuantumScape. So soll sich
ein Akku in nur 15 Minuten auf
80 Prozent seiner Ladeleistung
aufladen lassen, und selbst bei
einer Temperatur unter 30 Grad
Celsius soll der in seiner dop-
pelt so starken Energiedichte
(bis 500 Wh/kg) noch ohne
große Leistungseinbußen funk-
tionieren.
Weitere Meldungen aus der Elektroflug-Szene unter Neues 2020 chronologisch gelistet
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Die erste Konzept-Idee des Triple Boxwing sah einen Flugstundenpreis von nur 660 US-
Dollar vor. Angsichts der Auswahl einer Honeywell-Wellenturbine als Stromlieferant für die
zwei Magni500E- Elektromotoren, könnte dieser Preis jedoch nur die reinen Kerosinkosten
decken. Faraday Aircraft will allerdings keine Flugzuege verkaufen, sondern nur vemieten.
Das könnte für kleine Gesellschaften sehr lukrativ sein. Ob sich diese Art von Finanzierung
als sinnvoll erweist, wird sich zeigen müssen. Ähnliche Modelle werden jüngst auch von
Start-ups aus den Bereichen der Airtaxis angeboten.
07.01.2021
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Als Luftfahrtnation hat Großbritannien eine lange Tradition mit herausragenden Konstrukti-
onen, an die Neil Cloughley, CEO und Gründer von Faradair Aircraft gerne mit seinem „Triple
Boxwing“. BEHA M1H anknüpfen würde. Burt Rutan kramte eine uralte Idee eines Entenflug-
zeugs heraus, was Gyroflug mit der Speed Canard umsetzte, doch die Serie wurde nach 30
gefertigten Maschinen gestoppt. Vor einem solchen Stopp möchten sich Hersteller schützen.
Mutig ist nun das britische Luft- und Raumfahrt Start-up Faradair Aircraft mit einer geradezu
revolutionären Idee an den Markt getreten. Mit dem unkonventionellen 18-sitzigen „Triple-
Boxwing“ will das Unternehmen in den Markt drängen. Jüngst schloss Faradair eine Kaufbe-
reitschaft zur Beschaffung der erforderlichen Elektro-Antriebsmotoren mit dem US-Hersteller
MagniX für das Flugzeug ab, worüber sich CEO Roei Ganzarski selbstverständlich sehr freu-
te, denn noch sind mit MagniX-Motoren nur wenige Prototypen ausgestattet worden. Gelingt
der für dieses Jahr erneut geplante Erstflug des Geschäftsreiseflugzeugs Alice, könnte lang-
sam Geld in die Kasse bei MagniX kommen, denn Entwicklungen sind teuer, sind da doch
noch andere Player wie Rolls-Royce und Safran, die den Bereich Elektroantriebe als Neben-
geschäft mitfinanzieren. Der von Faradair angedachte Boxwing mit drei Flügeln weist aller-
dings auch eine ganze Reihe Vorteile auf. Als Commuter-Flugzeug mit einer dadurch stark
eingegrenzten Spannweite ist es im Vergleich zu einem Blended Wing sehr viel leichter an
vorhandenen Airports anzubinden. Der Schlüssel der BEHA M1H wird in erster Linie im revo-
lutionären Hybrid-Antriebsstrang liegen, dessen Stromspender eine Gasturbine von Honey-
well mit 1500 HP sein wird. Sie soll zwei Magni500E mit Strom versorgen, die zwei gegenläu-
fige Propeller im Heck schubneutral antreiben. Mit 60 dBA wäre der Flieger so leise wie ein
UL. Cambridge Consultans und Nova System in Grossbritannien unterstützen das Projekt
des am Airfield Duxford beheimateten jungen Unternehmens. Bis jetzt gibt es auch nur Mo-
dellstudien und Renderings, doch die Pläne, die den Machern vorschweben, reichen schon
jetzt bis ins Jahr 2030. BEHA M1H soll von Start- und Landbahnen ab 300 Meter Länge starten
und landen können. Eine Eigenschaft, die zumindest kein Commuter-Flugzeug, geschweige
denn auch eine normale viersitzige Reisemaschine besitzt. Wieviel Kapazität in dem STOL-
Flugzeug stecken, wird sich spätestens bis zum Jahr 2026 bei jetzt neu geplanten Erstflug er-
weisen müssen. Neil Cloughley, CEO und Gründer von Faradair, der das Projekt 2015 startete,
ist sich sicher, dass man auch nach dem Flugzeug fragen wird, wenn die Menschen die Wirt-
schaftlichkeit dieses aussergewöhnlichen Flugzeugdesigns verstanden hätten. Umso opti-
mistischer klingt die Ansage bis 2030 um die 300 Flugzeuge der „Triple Boxwing“ zu liefern.
Spannweiten-Verkürzung durch „Triple Boxwing“ am BEHA M1H
Bild: Faradair
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Airbus „Pods“bestehen aus den folgenden Elementen: je ein achtblättriger Propeller mit dem
Elektromotor, Brennstoffzellen mit einer Leistungselektronik und einem Wasserstoff-Druck-
Tank sowie ein Kühlsystem. Die Leistungselektronik wandelt den Strom für die Elektromotoren
um. Dank der elektrischen Energie dreht sich die Motorwelle und dreht so den Propeller. Ein
weiteres auffälliges Merkmal der „Pod“ -Konfiguration sind die abnehmbaren Vorrichtungen.
Dies bedeutet, dass jeder „Pod“ in Rekordzeit zerlegt und wieder zusammengebaut werden
kann. Dieser Ansatz könnte eine praktische und schnelle Lösung für die Wartung und mög-
licherweise das Auftanken von Wasserstoff an Flughäfen bieten. Es wird erwartet, dass das
fortschrittliche Tragflächen-Design zu einer verbesserten Effizienz und Leistung führt.
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Es ist schon einige Monate her, als Airbus seine ersten Ideen zur direkten Verwendung von
Wasserstoff in Stahltriebwerken für seine Verkehrsflugzeuge vorstellte. Theoretisch könne
man den Turbinen den Wasserstoff, der in großen Drucktanks mitgeführt werden muss, di-
rekt in die Brennkammern einführen. Welche Probleme damit verbunden sind, bleibt außen
vor. Nun legte Airbus gleich nach und skizzierte eine realistischere Idee, die obendrein si-
cherstellt, dass das Konzept der Wasserstoffverbrennung über Brennstoffzellen auch die
umweltfreundlichere und damit auch lärmärmere Version darstellt. Das ZEROe-Konzeptflug-
zeug, welches selbstverständlich auch skalierbar sein soll, eigne sich auch für größere
Strecken. Der Clou ist die sogenannte „Pod“-Konfiguration. Der einzelne „Pod“ wird als
modulares System entwickelt, welches ja nach Größe des Flugzeugs aus zwei, vier, sechs
oder noch mehr über die Flügel verteilte „Pods“ enthält. Im Fall des jüngst vorgestellten
Konzeptes gehören Wasserstoff-Brennstoffzellen zu den eigentlichen Schlüsselkomponen-
ten. „Die Pod-Konfiguration ist im Wesentlichen ein verteiltes Brennstoffzellen-Antriebs-
system, das dem Flugzeug über sechs, entlang des Flügels angeordnete Antriebe Schub
verleiht“, erklärt Matthieu Thomas, leitender Ingenieur von ZEROe Aircraft. „Wasserstoff-
Brennstoffzellen haben sehr unterschiedliche Designüberlegungen, daher wussten wir,
dass wir einen einzigartigen Ansatz entwickeln mussten.“ Tatsächlich muss die Wasser-
stoff-Brennstoffzellentechnologie noch auf ein großes Verkehrsflugzeug in Passagierflug-
zeuggröße skaliert werden. Kleinere experimentelle Wasserstoffflugzeuge mit bis zu 20
Sitzen können mit traditionellen Starrflügelkonfiguration mit ein oder zwei Propellern aus-
kommen, auch wenn Designstudien mit Flugzeugen kleinerer Dimensionen bereits mit
mehreren Propellern ähnlich des Airbus-Konzeptes realisiert werden (siehe APUS-Projekte).
Mehr Passagierkapazität und größere Reichweite erfordern jedoch eine ausbaufähigere
Lösung. Aus diesem Grund untersucht Airbus eine Vielzahl von Konfigurationen, einschließ-
lich der „Pods“, um festzustellen, welche Option das Potenzial hat, auf größere Flugzeuge
skaliert zu werden. Die "Pod"-Konfiguration ist ein guter Ausgangspunkt, um weitere Unter-
suchungen darüber anzuregen, wie die Wasserstofftechnologie auf Verkehrsflugzeuge aus-
geweitet werden kann. Dies ist nur eine Option, aber viele weitere werden konzipiert, bevor
eine endgültige Auswahl getroffen wird, deren Entscheidung, die bis 2025 erwartet wird.
Jeder „Pod“ ist im Wesentlichen ein eigenständiges Propellerantriebssystem, das von
Wasserstoff-Brennstoffzellen angetrieben wird.
Der Flugzeugbauer prüft Wasserstoff-Konzepte für die Zukunft
Foto: Airbus
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Der Verzicht eines Pod unter dem Flügel für einen Range Extender, in dem ein Generator
mit der Wankel-Motoreinheit AE 50 R von Austro Engines untergebracht werden sollte,
forderte das Entwicklungsteam um Dr. Reiner Stemme heraus, grundsätzliche Änderungen
vorzunehmen. Der jetzt im Rumpf integrierte Range Extender ist jedoch nur eine Option.
In der Standardversion werden drei der ursprünglich nur zwei Batterien vorgesehen. Zu den
Batterien gibt RS.aero bekannt, das die Serienbatterien „State of the art 2021“ sein werden,
was bedeutet, dass es sich um Lithium-Ionen-Batterien mit mindestens 265 Wh/kg handeln
wird. Was bei Segelflugzeugen im Gegensatz zu UL‘s noch als recht ungewöhnlich ist, ist der
Verbau eines serienmäßigen Rettungssystems von BRS in dem doppelsitzigen Hochleis-
tungsmotorsegler. Die Fertigstellung ist für April und der Erstflug für Mai dieses Jahres vor-
gesehen.
06.01.2021
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Die am Flugplatz Schönhagen bei Berlin angesiedelte Reiner Stemme.aero GmbH, die zur Rei-
ner Stemme Company gehört, nicht zu verwechseln mit der Stemme AG in Strausberg, gab
jetzt bekannt, dass es in der Vergangenheit Finanzierungsprobleme gab und nicht zuletzt
aber Covid 19 zu einer Verlangsamung der Entwicklung geführt habe. Dr. Reiner Stemme ent-
schuldigte sich im Januar dieses Jahres in einem persönlichen Schreiben an seine Kunden,
das auch die Verlangsamung des Projektes seine positiven Auswirkungen gehabt habe, dass
eigentlich im letzten Jahr hätte flügge sein sollen. Schlussendlich, so Dr. Stemme, sei es sogar
ein Segen für das Projekt gewesen. So haben Piloten und Fluglehrer dank des Kernteams die
zusätzliche Zeit für eine fortschrittlichere Technologie genutzt, um ein besseres Flugzeug zu
entwickeln. Leichter, einfacher, sicherer, effizienter, leistungsfähiger und bequemer. Wesent-
liche Verbesserungen wurden bei Gewichtsreduzierung, dem Range Extender (REX) -Design,
der rein elektrischen Flugdauer, der Bodenabfertigung und eine zukunftssichere Integration
von Batterien der nächsten Generation sowie einer Reihe weiterer Verbesserungen erzielt,
die sich im überarbeiteten Projekt der elfin20.e zusammenfügen. In der Zwischenzeit sei auch
ist die Finanzierung durch eine „große Institution im Gange“, um die endgültige Entwicklung
für Produktionsstart abzudecken. Im Detail zeigt sich die Stemme elfin 20.e rein äußerlich in
einem ähnlichen Design wie die Stemme S10 und S12, mit dem patentierten Propeller-Falt-
system, der sich bei Nichtbenutzung unter dem verschiebbaren Propellerdom zusammenge-
faltet ist und so einen umlaufenden Spalt für den Propeller freigibt bzw. schließt. Die wesentli-
chen Änderungen drehen sich um das elektrische Antriebssystem. Explizit entfällt der demon-
tierbare Pod unter dem Flügel, indem sich der Range Extender befinden sollte. Das mit einem
von Austro Engines AE 50R mit 41 kW und einem Emrax Generator kombinierte Range Exten-
der-System liefert den Strom für zusätzlich nutzbare Reichweiten. Der Verbrauch soll bei 16
Liter Kerosin pro Stunde betragen. Das System wird sich im hinteren Rumpfteil befinden. In
der Standard-Version ist jedoch an eine reine Stromversorgung aus drei 10,5 kWh Batterien
gedacht, die anstelle der ursprünglich zwei Batterien eine elektrische Motorflugdauer von 2,5
Stunden ermöglichen. Angesichts dieser Leistungssteigerung wird sich der Kunde sogar fra-
gen, ob ein Range Extender für ihn überhaupt Sinn macht, zumal in den kommenden Jahren
immer größere Leistungsdichten bei den Batterien zur Verfügung stehen werden. Das Weg-
lassen des Pods bewirkt nach Firmenangaben eine Reichweitenerhöhung um 10 %, was einer
effektiven Reichweite von 600 nm (1100 km) entspricht. Anstelle des Siemens-Motors hat
Stemme nun den 65 kW Emrax 260 vorgesehen, der einen Dreiblatt-Propeller antreiben wird.
Mit einem leicht veränderten Konzept wird Stemme‘s elfin 20.e verbessert
Zeichnung: RS.aero
Grafik: RS.aero
28.12.2020
Elektrisches Fliegen - die Zukunftsperspektive
Elektrisches Fliegen - die Zukunftsperspektive
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Bild: Smartflyer
Engländer möchten mit Hybrid-Commuter
den Markt auf Kurzstrecken neu beleben
Foto: Faradair
Airbus Konzept ohne CO2-Emissionen
Stemme elfin 20.e mit neuer Option für
Range Extender
Bild: Lilium