04.05.2020

Gasturbine für Elektroflugzeuge

Konzept für einen kleinen Range-Extender soll sicheres Landen ermöglichen.

Während die reinen Elektro­fahrzeuge bei einem zu niedrigen Ladezustand einfach im Straßenverkehr an die Seite rollen können, sieht dieses Verhalten bei einem Elektro­flugzeug ganz anders aus. Denn es kennt ab diesem Zeitpunkt nur noch den Weg nach unten. Und genau diese Problematik sorgt für den notwendigen Vortrieb in dem Forschungs­vorhaben der Arbeits­gruppe Alternative Antriebe von Robin Vanhaelst.

Abb.: Eine Mikro­gasturbine soll Elektro­flugzeuge längere zeit mit Strom...
Abb.: Eine Mikro­gasturbine soll Elektro­flugzeuge längere zeit mit Strom versorgen. (Bild: Ostfalia)

Bei Elektro­fahrzeugen im Straßen­verkehr sind die Batterien soweit dimensioniert, dass mittler­weile Reichweiten von über 400 Kilometer am Stück keine große Herausforderung mehr für die Autobauer darstellt. Mehrere Stunden Fahrzeit durchgehend auf einer Strecke sind bei einer angemessenen Durchschnitts­geschwindigkeit inzwischen umsetzbar. Bei Elektro­flugzeugen ist das anders. Allein beim Startvorgang werden wesentlich größere Leistungen benötigt. Dabei liegt die Reise­geschwin­digkeit in der Regel über den Durchschnitts­werten eines Elektroautos auf der Straße.

Die gesamte Energiebilanz eines Elektro­flugzeugs im direkten Vergleich zeigt beispiels­weise: Wird die identische Batterie eines Elektro­fahrzeugs mit rund 400 Kilometer Reichweite in ein Elektro­kleinflugzeug eingebaut, so würde die erreichbare Flugdauer lediglich zehn bis zwanzig Minuten betragen. Dieses Zeitfenster ist zu klein, um zum Beispiel den nächsten Landeplatz eines Flughafens zu erreichen. Und selbst wenn, kann sich der Pilot nach der Landung auf eine längere Pause zum Laden der Batterie einstellen.

„Bei Flugzeugen spielt das Abflug­gewicht eine wesentlich größere Rolle als bei einem Straßen­fahrzeug. Eine beliebig große Batterie kann somit nicht einfach in das Flugzeug eingebaut werden, damit eine aus­reichende Kapazität für eine größere Reichweite zur Verfügung steht“, sagt Vanhaelst. Deshalb arbeitet die Arbeitsgruppe Alter­native Antriebe genau an den oben beschriebenen Umständen und forscht an einem geeigneten Range Extender – in diesem Falle einer Mikro­gasturbine. Diese soll im Vergleich zu anderen Verbrennungs­kraft­maschinen, wie zum Beispiel der Otto-, Diesel- oder Wankelmotor, die Vorteile intelligent einsetzen.

Ein weiteres Ziel ist es, die Abgas­strahlenergie der Mikro­gasturbine je nach gewähltem Flugzeug­konzept als zusätzlichen Vortrieb zu nutzen und nicht nur, wie bei anderen Verbrennungs­kraftmaschinen, zyklisch in die Umgebung auszustoßen. Diese Funktionsweise ist mit dem eines Strahlen­triebwerks von konven­tionellen Flugmaschinen zu vergleichen.

Ostfalia / JOL

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