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| Sonstiges | Elektroflugzeuge Stand der Technik und eure Meinung dazu.... |
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Hallo die Runde,
da es mal wieder regnet, an Fliegen nicht zu denken ist, will ich einfach mal wieder eine neugierige Frage stellen. Wie ist der Stand der Elektroflugzeuge? Welche sind bereits zertifiziert und in Serienfertigung? Ist das die Zukunft des Fliegens? Und was haltet ihr davon? Gibt es schon nennenswerte Presseveröffentlichungen?
Ich muss zugeben, die geringen Lärmwerte, die geringen operativen Kosten sowie das zumeist innovative Design, aber auch die Unabhängigkeit von AVGAS-Preisen sind nachvollziehbare Gründe für die Flieger.
Ich danke schonmal an der Stelle für eure Antworten... (und damit etwas Beschäftigung während des Regens :D )
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mit der Anschaffung würde ich warten, bis dieser Flieger https://www.wired.com/autopia/2013/06/e-fan-electric-airplane/
serienreif ist ...
mfG
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Ein UL von Yuneec. Ende der Liste.
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gibt es denn Elektromotoren zum Nachrüsten für existierende Flugzeuge? Und wie ist der Gewichtsunterschied der Motoren im Gegensatz zu Kraftstoff verbrennenden Motoren, mit Tank und Auspuffanlage?
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Nachrüstungen machen überhaupt keinen Sinn bis nicht die Batterietechnik um mindestens den Faktor 10 verbessert wurde, was allerdings nicht wirklich zu erwarten ist. Insofern ist Elektroflug nur in einem Flugzeug realistisch, das von Beginn an darauf optimiert wurde.
Prinzipiell ist ein Elektromotor hervorragend für den Betrieb in einem Flugzeug geeignet:
- niedriges Gewicht
- hohe Leistungsausbeute (bei geringem Gewicht)
- kein Verlust an Leistung mit der Flughöhe
- relativ guter Wirkungsgrad
- weniger Zusatzaggregate, da kein Generator/Starter erforderlich, wesentlich weniger Kühlmaßnahmen
Aber bevor man sich für einen ausgedehnten Reiseflug Hoffnung macht, muss man sich der Realität der Energiedichte stellen:
Kerosin liegt bei ca. 40 MJ/kg
Li-Ion-Akku derzeit bei ca. 0,5-1 MJ/kg
Das heißt, man müsste mindestens das 40-fache Gewicht für dieselbe Energiemenge mitführen. Gut, der Elektromotor hat in etwa den doppelten Wirkungsgrad (max. 45% für einen Dieselmotor, 90+% für Elektromotoren), aber selbst dann ist der Faktor noch 20! Und leider lässt sich die Physik auch nicht so einfach überwinden, die Fortschritte in der Batterietechnik in den letzten Jahren bewegen sich im Prozentbereich, von den notwendigen Faktoren sind wir ungefähr so weit entfernt wie vom Warp-Antrieb. Letzterer würde den Elektromotor dann wohl auch überflüssig machen.
Die realistischen Anwendungsszenarien sind also derzeit nur kürzere Flüge und womöglich Batterietausch. Aber z.B. für die Ausbildung wäre das hervorragend, da Anwohner sich vor allem durch Lärm der Platzrundenflieger gestört fühlen. Elektroflug in der Platzrunde hätte ein wesentlich besseres Akzeptanzpotential.
Trotz der vielleicht pessimistischen Darstellung der o.a. Randbedingungen verfolge ich die Entwicklungen mit großem Interesse und glaube fest an die Zukunft des Elektrofluges.
Michael
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Man sieht bei BMW, dass sie das Elektroauto nur in Zusammenhang mit extremem Leichtbau verfolgen. Diesen Schritt muss man beim Flugzeug auch gehen und das spricht gegen Nachrüstungen.
Ein Flieger für 2 Personen und 1h Endurance mit Wechselakkus hätte schon Charme. Wenn ich mir das Flugbuch der meisten C172-Chartermaschinen angucke, dann würde das 80% abdecken.
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Ob ein Elektroflieger wirklich gefühlt leiser ist, müsste man mal in der Platzrunde Hangelaar ausprobieren. Das sägende Geräusch eines E-Motors dieser Leistungsklasse ist zwar nicht laut, aber in einem ziemlich fiesen Frequenzbereich.
Nehmen wir zum Nachrechnen eine alte C172 mit 145 PS und 147 Liter Avgas Tank zum Vergleich:
- 147 Liter Avgas sind rund 110 kg vollgetankt.
- Avgas hat 43543 kilo-Joule pro Kilogramm maximalen Brennwert.
- Wir haben also in dem alten Flieger 1.333.504 Watt-Stunden Energie in Form von Avgas zur Verfügung.
- Probe: 735 Watt sind ein PS -> also sind das rund 1.814 PS-Stunden -> bei einem Wirkungsgrad von 21% des Ottomotors damit 381 PS-Stunden Nutzenergie -> in 4 Stunden verbraucht, im Durchschnitt also 95 PS genutzt -> 95 PS/145 PS sind ungefähr 65% und das sagt uns das POH auch in etwa für die 4 Stunden sichere Flugdauer, passt also ungefähr.
Moderne LiPo Akkumulatoren haben eine Energiedichte von 140 Watt-Stunden pro Kilogramm, halten maximal 7-10 Jahre und sind nach 300-500 Ladezyklen verbraucht. Li-Ion Akkus sind nicht wirklich großartig anders mit rund 160 Watt-Stunden pro Kilogramm, einer Lebensdauer von 10-15 Jahren und nach 500-800 Ladezyklen verbraucht.
- Packen wir jetzt 110 Kilogramm Akku in einen Flieger, dann haben wir 15.435 (LiPo) oder 17.640 (Li-Ion) Watt-Stunden zur Verfügung - sagen wir mal im Schnitt 16.000 Watt-Stunden. Bei modernen Elektromotoren kann man von einem Einzelwirkungsgrad über 95% ausgehen, so dass das Gesamtsystem im besten Fall auch etwa die 95% bringen könnte.
- 16.000 Watt-Stunden sind 21,8 PS-Stunden, bei 95% Wirkungsgrad also rund 20 PS-Stunden Nutzenergie.
- Fliegen wir mit den 95 PS wie bei der 65% Einstellung der C172, dann reicht der Akkumulatoreninhalt für 13 Minuten.
- Bei etwas über 500 Zyklen produzieren wir alle 125 Flugstunden damit 110 Kilogramm schwer recyclebaren Akkumulatorenschrott.
- Für einen brauchbaren Alltagsflug (60 Minuten Flug plus Minimum 30 Minuten Sicherheitsaufschlag) müsste man also ein Flugzeug bauen, dass mit 14 PS Leistung einen Piloten und 110 Kilogramm Akku startet und in der Luft hält.
Siemens hat mit dem Hybridmotor in der DA36 E-Star 2 einen alternativen Ansatz vorgestellt, aber auch hier wird es bis zur Serienreife noch lange dauern und durch die Seltene Erden Knappheit behindert werden.
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Flight Design hatte vor geraumer Zeit die Idee eines kombinierten Elektro-/Verbrennungsmotors, wobei ersterer während der Startphase(go around) einen "Zusatzboost" liefern sollte, letzterer war ein mehr oder weniger serienmäßiger Rotax 914 Turbo, der bei recht hoher Reiseleistungseinstellung effizient arbeitet. Das Ganze sollte auch als Ersatz in der bis 180 PS-Klasse dienen. Habe in letzter Zeit allerdings nix mehr darüber gehört/gelesen und auch für die neu entwickelte Flight Design C 4 scheint es kein Thema mehr zu sein.
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Davon habe ich auch gehört, mir wurde allerdings gesagt dass der Antrieb hauptsächlich für die Schulung (mit vielen Platzrunden) gedacht sei.
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Dann hätte der Akku aber kaum Zeit, sich wieder aufzuladen (auch wegen der anderen Verbraucher wie Klappen, Beleuchtung, Boostpump, ggf. Fahrwerk).
Das Konzept fand ich jedenfalls ganz gut. Wäre schade, wenn es nicht weiter verfolgt wird.
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Ich weiss nicht, bei touch & go im Platzrundenbetrieb wird die Startleistung doch sehr kurz abverlangt, geschätzt unter 2 Minuten. Der Rest am downwind und final sollte dann wohl ausreichen für die Ladung, aber alles nur vom Hörensagen.
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Downwind und Final werden aber i. d. R. auch nicht mit höherer Leistung (für die Akkuladung erforderlich) geflogen.
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Nein, der Verbrennungsmotor sollte wohl so betrieben werden dass er nur im Startlauf und Steigflug unterstützt wird, im Horizontalflug (nicht Reise) der Platzrunde aber bereits überschüssige Leistung für die Ladung der Baterien bereitstellt. Nur im Sinkflug zu laden wäre wohl nicht ausreichend.
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Ach so. Wie gesagt, die Idee finde ich gut, denn einen gewissen Nachholbedarf in Sachen Effizienz wird man wohl den meisten Flugmotoren bescheinigen müssen. Nachteil ist sicher in diesem Fall wieder mal eine höhere Komplexität, Regeltechnik etc., die das Ganze wieder anfälliger macht. Gibt mal wieder nix gratis ;-)
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... sehe ich auch so. Antriebstechnik an sich super und mit großem Potential, aber ohne eine entsprechende Energieversorgung (zu der dann auch noch eine Bodeninfrastruktur gehört) leider auf absehbare Zeit auf reine Nischen beschränkt.
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Nein, es gibt keine Nachrüstung. Und ich fürchte, der Unterschied zwischen der Bedienung eines E- und eines Benzinflugzeugs ist so unterschiedlich, dass das für die Schulung gar nichts bringt.
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Hmm, das glaube ich nicht. Nachdem ich 6 Jahre nur Flugzeuge ohne Motor geflogen war, konnte ich eine C150 auf Anhieb und beim ersten Versuch starten und landen. So schwierig ist Gas rein / Gas raus nun auch nicht. Es heißt ja auch stick'n'rudder und nicht stick'n'rudder'n'throttle'n'mixture'.
Interessant sind die vorhandenen Lösungen im Moment m.E. nur im Motorschirm und im eigenstartfähigen Motorsegler. Da ist das m.E. ideal, denn die Zuverlässigkeit gegenüber den oft verwendeten Zweitaktern oder kleinen Viertaktern dürfte deutlich besser sein (vor allem: Endlich keine Anlassproblematik mehr...) und die benötigte Leistung ist entweder konstant gering (Motorschirm) oder nur kurzzeitig notwendig. Die o.g. sehr kurze Liste (Yuneec) muss man im Bereich der Serienfertigung zumindest noch um Silent AE, Lange Antares20E und Pipistrel Taurus ergänzen. Die sind alle in der Serienfertigung.
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Wir haben hier bei uns am Platz die Fa YUNEEC und es sind täglich Flugzeuge mit Elektroantrieb in der Platzrunde.
Das was ich die letzten Jahre bei denen an "Entwicklung" gesehen habe ist interessant - aber wird derzeit nicht über die Experimental Kategorie hinausgehen. UL (FAA) geht nicht wg dem Gewicht der Batterien. Besonders interessant sind die Entwicklungen von Antrieb, Batterie und Endurance. Derzeit werden die Exemplare für OSH vorbereitet.
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ja, die Liste mit den serienreifen Fliegern ist recht kurz. Leider, aber ich glaube, dass die Fliegerei hier wohl noch ein wenig braucht...
...auf der AERO in FDH habe ich mit dem Sportstar von Evektor und dem Crossover von Eurosportaircraft auch noch zwei interessante Varianten gesehen, die immerhin schonmal geflogen sind. Aber die Reichweite ist bei beiden noch sehr begrenzt!
hier noch ein Link zum Elektroflieger Sportstar
https://www.rotexelectric.eu/rotexen/index.php/projects/airplane-projects/epos
hier der Crossover
https://www.eurosportaircraft.com/index.php/component/content/article/2-uncategorised/37-crossover2
hier die Elektro One, welche bisher die besten Eigenschaften zu bieten hat, glaube ich
https://pc-aero.de/
auf jeden Fall vielen Dank für die vielen interessanten Antworten
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Wir hatten letztes Jahr die Elektra One zu einem Vorführflug in Mainz:
Ein parallel laufender Windenstart des Segelflugs, Winde in ca. 1km Entfernung, war lauter als der 1000ft Überflug der Elektra One mit Reiseleistung! (...nur zur Sicherheit: Ich halte Windenstarts nicht für Lärmbelästigung!)
Michael
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hier die Elektro One, welche bisher die besten Eigenschaften zu bieten hat, glaube ich
https://pc-aero.de/
Die ist ein besonders schönes Beispiel deutscher Ingenieurskunst: Seit Jahren immer neue, immer bessere Prototypen - aber nie ein Produkt.
Was die anderen aufgelisteten Flugzeuge betrifft: Kann man wirklich "in den Laden gehen" und die kaufen? Jetzt, sofort, mit Lieferung innerhalb, sagen wir, dieses Jahres? Das ist für mich das Maß der Dinge.
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Über die Elektrofliegerei hier lange zu diskutieren ist doch Zeitverschwendung und Phantasterei. Die Zahlen von Michael Brüning und besonders Björn Steiner belegen doch eindringlich die physikalische Unmachbarkeit. Dass Batterien mit 40facher Energiedichte erfunden werden ist für die nächsten Dekaden überhaupt nicht absehbar, es sei denn die Forschung hätte ein naturwissenschaftliches Gesetz übersehen. Selbst minimale Schritte der Verbesserung der Leistungsdichte enden im Grenzbereich, es sei nur an das Debakel der B787 Batterien erinnert. Im übrigen müßte doch jeder wissen, daß in der Motorfliegerei Leistung und Leistungsreserven das "fliegerische Überleben" absichern. Da kann man nicht ernsthaft im 100 WattStunden Bereichen operieren.
Beim Elektroauto stellt sich die Situation übrigens ähnlich dar. Man stelle sich einen der üblichen A-Staus mit 20km vor, im Winter bei -10C oder im Sommer bei +35C. Dann gibt es nur noch die Wahl Kühlen/Heizen oder Vorwärtsbewegung. Zum Glück bleiben Autos nur liegen und müssen nicht notlanden.
Wer das Motorfliegen mit seiner "Umweltreligion" nicht vereinbaren kann, der soll doch lieber auf Modellflug umschulen, aber Achtung auch hier fällt Akkuschrott an.
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Die ist ein besonders schönes Beispiel deutscher Ingenieurskunst: Seit Jahren immer neue, immer bessere Prototypen - aber nie ein Produkt.
Beim Elektroauto sind wir auch nicht entscheidend weiter. Man sollte nicht zu hohe Maßstäbe anlegen.
Selbst minimale Schritte der Verbesserung der Leistungsdichte enden im Grenzbereich, es sei nur an das Debakel der B787 Batterien erinnert.
Aha, Boeing hat also die innovativen Batterien sofort in den Mülleimer geworfen und wieder Bleiakkus eingebaut? Nein, sie haben die Batterie in einem Detail verbessert. Fortschritt hat was mit "Schritt nach vorne" machen zu tun. Dabei kann man auch wo reintreten. Bei der Energiedichte der Lithiumakkus gibt es sehrwohl signifikante Fortschritte, am besten einmal die Roadmaps der Autobauer anschauen.
Über die Elektrofliegerei hier lange zu diskutieren ist doch Zeitverschwendung und Phantasterei.
Das ist m.E. ein etwas vorschnelles Urteil. Ein Flieger mit 1h Endurance und Wechselakku kann sehr wohl seine Marktnische finden. Ich könnte mir sogar vorstellen so eine Elektra One zu kaufen.
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Das ist eine typische "alle haben irgendwie Recht-Diskussion". Richtig ist natürlich, dass wir ohne Fortschritt alle noch in Höhlen leben würden.
Ich verfolge das mit der Elektrofliegerei auch mit Interesse, glaube aber auch, dass ich es nicht mehr erlebe, dass ein Elektroflugzeug einem mit Verbrennungsmotor leistungsmäßig das Wasser reichen kann (bin übrigens 39:-). Außerdem hat sicher jeder von uns so seine Erfahrungen mit Akkus, Memoryeffekt etc. gemacht. Wie du schon sagtest, sind es wahrscheinlich Lösungen für ganz bestimmte Zwecke, oder ein Hybridantrieb wie bei Flight Design schon mal angedacht, die die Luftfahrt elektrifizieren könnten.
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Wenn ich mich richtig erinnere, gabs vor einigen Jahren mal Versuche mit einem Brennstoffzellenflugzeug mit Riesen-Wasserstofftank unterm Flügel. Weiß aber nicht mehr, wer das gemacht hat.
Grüße
Banane
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