Silent Air Taxi - Fraunhofer IPT - Christoph Baum - Antriebstechnologie

Das Fraunhofer IPT im Interview – Trends der Antriebstechnologie in der Luftfahrt

Jennifer Weitbrecht
29.10.2019
4 Fotos
5 Minuten

Wie wir bereits berichteten, waren wir bei der Enthüllung des Silent Air Taxi in Aachen-Merzbrück vor Ort. Dabei nutzten wir auch die Gelegenheit, uns mit Dr. Christoph Baum, Geschäftsführer des Fraunhofer IPT (Institut für Produktionstechnologie) in Aachen über die Zukunft der Antriebstechnologie in der Luftfahrt zu unterhalten.

Das Interview mit Dr. Christoph Baum

Welchen Beitrag leistet das Fraunhofer IPT für das Projekt Silent Air Taxi?

Das Fraunhofer IPT liefert vor allem Ideen:

Herr Wellensiek, der das Projekt operativ vorantreibt, ist nach wie vor Mitarbeiter des Fraunhofer IPT. Auch wenn er natürlich in der Zwischenzeit schwerpunktmäßig für die e.SAT GmbH tätig ist. Auf diesem Wege sind vor allem viele organisatorische Grundideen des Projektes aus dem Fraunhofer IPT entwachsen. Weiterhin war das Fraunhofer IPT federführend in Themen wie Technologieauswahl und Roadmapping involviert. Aus der engen Kooperation mit der e.SAT GmbH kann das IPT eine Vielzahl relevanter Forschungsfragestellungen, insbesondere im Kontext Future Mobility, ableiten.

Prof. Dr. Günther Schuh ist neben seiner Funktion als CFO bei der e.SAT GmbH sowie als CEO bei der e.GO Mobile AG auch einer der vier Direktoren des Fraunhofer IPTs. Somit bringt er unsere technische Expertise mit ein, insbesondere was das Thema Elektromobilität betrifft.

Was macht die Luftfahrt für das Fraunhofer IPT technologisch interessant?

Wir haben mit der konventionellen Luftfahrtindustrie viele Anknüpfungspunkte. Das betrifft Strukturkomponenten, wie Faserverbundkunststoffe und Aluminiumbauteile, die wir herstellen können und wofür wir produktionstechnologische Forschung betreiben.

Darüber hinaus sind wir führend bei der Entwicklung von Fertigungstechnologien für Triebwerkskomponenten – schon seit vielen Jahren ein Schwerpunktthema am Fraunhofer IPT. Dies betrifft vor allem sehr anspruchsvolle Bauteile, wie etwa hoch effiziente integrale Verdichterrotoren (Blisk) sowie auch extrem sicherheitskritische Teile wie Turbinenscheiben. In diesen Bereichen decken wir ein sehr großes Technologiereifespektrum ab und bringen Grundlagenerkenntnisse auf Prototypen für die Anwendung in Testrigs. Für uns ist das ein großer, wichtiger Bereich in dem wir in Kooperation mit den führenden Herstellern der Branche tätig sind.

Warum ein Projekt wie das Silent Air Taxi?

Die Hybridisierung des Antriebsstrangs des Silent Air Taxis stellt komplexe Herausforderungen an die einzelnen Komponenten und deren Integration zu einem Gesamtsystem. Dabei die richtigen Technologieentscheidungen hinsichtlich Qualität und Kosten zu treffen, ist aufgrund des ambitionierten Zeitplans und der niedrigen Zielpreise des Projekts sehr anspruchsvoll.

Wir stellen Triebwerkskomponenten her und betreiben produktionstechnologische Forschung. Unsere Kompetenzen in diesem Bereich möchten wir nach wie vor in die Forschungsarbeiten bei der Entwicklung des Silent Air Taxis einbringen. Die speziellen Anforderungen des hybriden Antriebsstrang des SATs erlauben es dem Fraunhofer IPT weiterhin seine existierenden Kompetenzen weiterzuentwickeln und sich somit zukunftssicher für den Markt der Future Mobility aufzustellen.

Die Fragestellungen, die sich aus alternativen Antriebstechnologien ergeben, stellen somit die logische Fortsetzung unserer bisherigen Forschungsaktivitäten dar.

Also beschäftigt sich das Fraunhofer IPT derzeit schwerpunktmäßig mit dem Thema Antrieb?

Ganz genau. Zukünftig wird uns das vermutlich auch in weitere Forschungsbereiche führen. Wir beschäftigen uns beispielsweise bereits mit der Wasserstoffmobilität, sprich mit der Thematik Brennstoffzelle im Flugzeug. Bei diesem Projekt arbeiten wir vor allem mit der e.GO Mobile AG zusammen. Für die Erforschung von Brennstoffzellenantrieben fürs Flugzeug bauen wir eigene Forschungs- und Produktionseinrichtungen auf. Wir beschäftigen uns speziell mit der Erforschung von skalierbaren Produktionsmethoden für die Brennstoffzelle als Energiewandler im Flugzeug.

Wie weit sind die Forschungen im Bereich Brennstoffzelle? Wie realistisch ist es, dass die Technologie in 5 bis 10 Jahren fliegen wird?

Ich denke, dass man sich in 5 Jahren im Bereich der Forschung nach wie vor insbesondere mit Hybridsystemen wie beim Silent Air Taxi beschäftigen wird. Diese funktionieren batterieelektrisch und mit Verbrennungssystem.

In einem Zeitfenster von 10 Jahren könnte ich mir vorstellen, dass auch die Wasserstoff gespeiste Brennstoffzelle zunehmend einen Platz als Energiewandler einnehmen wird. Vor allem da Batterien, die auch vermehrt im Automobil verwendet werden, aufgrund des schlechten Gewichtsverhältnisses als Speicher im Flugzeug eher schlecht geeignet sind.

Ist es realistisch, dass Wasserstofftechnologie auch für große Passagierflugzeuge eingesetzt werden kann, oder wird es eher eine Technologie für Kleinflieger bleiben?

Die direkte Verwendung von Wasserstoff als Treibstoff wird voraussichtlich nur für Kurz- und Mittelstrecken zum Einsatz kommen. Ein transatlantischer Flug mit Wasserstoff als Energiespeicher wird jedoch voraussichtlich auch in 30 Jahren noch nicht möglich sein.

Wasserstoff ist zwar sehr leicht und die Menge an Energie, die in Relation zum Gewicht gespeichert werden kann sehr hoch, allerdings ist auch das Volumen des benötigten Wasserstoffs sehr groß.

Bei großen Reichweiten bekommt man damit Probleme. Es gibt viele Studien, die belegen, dass Reichweiten von 1.000 bis 1.500 Kilometern sehr gut mit dieser Technologie überwunden werden können. Bei größeren Reichweiten ist es fraglich, ob Wasserstoff unmittelbar als Speicher noch sinnvoll ist. Jedoch können mit Hilfe von Wasserstoff wiederum synthetische Kraftstoffe erzeugt werden. Somit ist Wasserstoff als Sekundärenergieträger essentiell, um mit synthetischen Kraftstoffen auch für größere Reichweiten eine CO2-Neutralität zu erreichen.

Welche weiteren Trends zeichnen sich im Bereich der Antriebstechnologie ab?

In Bezug auf die Luftfahrt ist insbesondere für Anwendungen mit kurzer Reichweite für die Urban Air Mobility ein klarer Trend zu vollelektrischen Antrieben auf Basis von Batterien und Elektromotoren zu erkennen. Die Reichweiten liegen meist im Bereich von 20 bis 30 Kilometer und können daher batterieelektrisch abgebildet werden. Die vollelektrische Ausführung erlaubt weiterhin gänzlich neue Flugzeugentwürfe, die eine noch engere Zusammenarbeit zwischen Flugzeugentwurf und Antriebsstrangentwicklung erforderlich machen.

Die Konzepte, die im Bereich Luftfahrt für weitere Distanzen diskutiert werden, basieren ansonsten prinzipiell alle auf Optimierungen von Gasturbinen, so wie wir sie heute kennen. Unter Turbofans der nächsten Generation fallen dann zunächst Geared Turbofans (Mantelstromtriebwerk) in verschiedenen Optimierungsstufen. Wann diese dann mit synthetischen Kraftstoffen betrieben werden, hängt stark von der Politik und regulatorischen Rahmenbedingungen ab. Ein Wechsel in gänzlich andere Antriebskonzepte, also Abseits von Gasturbinen, erwarten wir für Flugzeuge mit großen Reichweiten in absehbarer Zukunft nicht.

von Jennifer Weitbrecht

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