Es kommt sehr darauf an was man am Flugzeug ändert/ändern kann, um eine insgesamt effizientere Vortriebsleistung zu bekommen. Das heißt der Gesamtwirkungsgrad (Eingangsenergie zu Transportleistung) muss steigen. Das ist (wie beim Auto auch) auch sehr abhängig ob ich einen seriellen oder einen parallelen Hybrid habe. Beide Versionen sind nicht automatisch die besseren Systeme, wenn ich einen konventionellen Antrieb ersetze. Was die Effizienz angeht hat es der parallele Hybrid noch schwerer, weil weniger Verbesserungen an der Flugzeugkonfiguration möglich sind.

Beispiel e-Genius:

Der eG wurde von Grund auf als elektrisches Flugzeug entworfen (Elektromotor treibt Propeller an). Dem zugehörigen Umrichter ist es egal woher der Strom kommt (Batterien, Generator, Brennstoffzelle, Mini-AKW, langes Kabel,etc) es muss nur die Spannung und die Stromstärke passen. Wenn man ein Flugzeug unter diesen Aspekten auslegt hat man mit folgenden Vor- und Nachteilen zu tun:

Nachteile: üblicherweise Massenzuwachs (und dadurch Volumen- und Oberflächenzuwachs weil die Forderungen nach Mindestfahrt, Startstrecke und Handling, etc vorgegeben sind), Vergrößerung der Komplexität, Erhöhung von Kosten.

Vorteile: deutliche Widerstandsreduktion durch verbesserte Flugzeugkonfiguration möglich (laminare Laufstrecken, Rumpfumströmung, Einbauwirkungsgrad Antrieb, Propellerwirkungsgrad, kleineres Fahrwerk, Kühlwiderstand, etc.), Lärmreduktion, Komfortgewinn

Darin sind noch nicht die spezifischen Eigenschafen des jeweiligen Energiesystems enthalten.

Batterien: Nachteile sind mitführbare Energiemenge, Ladezeit und Ladeinfrastruktur, Vorteile sind die geringe Komplexität (gg. Hybrid), bester Gesamtwirkungsgrad, geringste Lärmemmision, höchster Komfort

Paralleler Hybrid: Nachteile sind der erhöhte Kühlwiderstand (gg. nur Batterie), erhöhte Anforderung an Brandschutz, Komplexität der Systeme; Vorteile sind der tankbare Kraftstoff und die erreichbare Reichweite

Als Antriebsbedarf (elektrische Eingangsenergie in den Umrichter des Antriebsmotors) hat der eG im besten Punkt und bei MTOW (~140 km/h CAS) knapp 14 kWe was dann 9,8 kwh/100 km ergibt (entspricht dem Energieinhalt von 1,2 l Benzin). An diesem Wert ist zu erkennen, wie elektrisches Fliegen in Bezug auf den Energiebedarf erfolgreich sein kann: wenn das Flugzeug dafür optimiert wurde.

Im aktuellen hybriden Fall erhöht sich der Antriebsbedarf um ca. 10% durch den vergrößerten Kühlwiderstand (den das zusätzliche System generiert). Der Kraftstoffbedarf hängt danach nur noch vom Wirkungsgrad des GenSets ab. Bei der 2000 km Strecke wurde mit durchschnittlich 26,5 kWe Leistung geflogen (damit es nicht so lange dauert). Bei 7,7l/h (entspricht bei Dieselkraftstoff 75,46 kwh) liegt der Wirkungsgrad des GenSets bei ~35% (hab ich vorher zu niedrig berechnet). Wird das GenSet noch optimiert lässt sich der Verbrauch noch um 10-15% drücken. Stünden optimierte Komponenten für das GenSet (Motor, Generator, Umrichter zur Verfügung könnten ca, 50 kg Masse eingespart und damit der Verbrauch um weitere 5% gesenkt werden.

Wenn man „nur“ ein Flugzeug umrüstet ist das alles nicht zu erreichen. Wenn man sich mit einem konventionellen Design Mühe gibt (Blackwing, Siren,…) kann das auch schon ganz gut gehen.

Der hybride Ansatz ist vor allem für Flugzeuge der Commuter-Klasse ganz sinnvoll. Bei kleineren Flugzeugen wird das wahrscheinlich an den Kosten scheitern.