x PREVIEW online : Das 1 STOP RECHERCHE-PORTAL
Artikel-Filter
HMI
IFA

Elektrifizierung des Himmels

Hybridisierung: Zukunft der Luftfahrt?

Airbus – Die Dekarbonisierung des Fliegens erfordert eine Reihe disruptiver Lösungen, die neue Kraftstoffarten und junge Technologien kombinieren. Eine solche Lösung, der Hybrid-Elektroantrieb, kann die Energieeffizienz jeder Flugzeugklasse verbessern.

Wie die Hybridisierung zur Dekarbonisierung der Luftfahrt beiträgt

Helikopter bahnen sich den Weg. Airbus hat bereits ein hybrid-elektrisches System im Flug getestet, das den thermischen Motor übernimmt, falls dieser ausfallen sollte. Das Engine Back-up System ist der Vorläufer größerer Hybridantriebssysteme, die zu einem späteren Zeitpunkt mit einem Drehflügler-Demonstrator getestet werden.

Ecopulse, ebenfalls in der Entwicklung, ist das Ergebnis der Zusammenarbeit zwischen Airbus, Daher und Safran. Dieser Demonstrator basiert auf einem Leichtflugzeug. Es hilft, unser Wissen über verteilte Antriebssysteme und das Management mehrerer Energiequellen zu erweitern. Ecopulse verwendet eine innovative leichte, kompakte Hochspannungs -Lithium-Ionen-Batterie, die von Airbus Defence and Space entwickelt wurde.

Natürlich benötigen mittelgroße Verkehrs- und Militärflugzeuge viel mehr elektrische Energie, bis zu einem Megawatt an Bord erzeugter Energie. Diese Energie kann verwendet werden, um einige Systeme anzutreiben und das Haupttriebwerk während Vorgängen wie dem Zurückschieben und Abheben zu entlasten.

Um das Ziel von <5 Prozent zu erreichen, müssen Airbus und die Triebwerkshersteller jedoch gemeinsam eine neue, effizientere Klasse von Gasturbinen entwickeln. Zu diesem Zweck hat Airbus bereits eine Reihe von Projekten initiiert, um verschiedene Hybridantriebskonzepte mit unterschiedlichen Leistungsstufen zu demonstrieren. Ebenso wichtig ist die Entscheidung, welcher Elektromotortyp sie unterstützt.

Elektromotor auswählen

Elektromotoren wandeln elektrische Energie in mechanische Energie um; Generatoren führen den umgekehrten Vorgang aus. Es gibt mehrere Arten von Elektromotoren, aber die Hauptmerkmale, die für die Hybridisierung von Interesse sind, sind ihr Leistungsgewicht und ihr relativer Wirkungsgrad. Bei den derzeitigen Niveaus liegt ein angemessenes Leistungsgewicht bei 6–8 kW/kg, aber es ist für gewichtsbegrenzte Anwendungen ungeeignet. Erfreulicherweise dürften sich diese Zahlen in den nächsten zehn Jahren verdoppeln.

Aufgrund der relativ wenigen beweglichen Teile, die sie enthalten, sind Elektromotoren einfacher zu warten und weniger störanfällig als Gasturbinen. Sie können auch in einem niedrigeren Temperaturbereich betrieben werden, wodurch die Aufwärmphase entfällt, die Gasturbinen benötigen.

Der Elektromotor sitzt in einer funktionalen Flugzeugarchitektur. Für Hybrid-Elektroflugzeuge besteht die Wahl zwischen zwei Architekturoptionen: seriell und parallel.

Serielle oder parallele Architektur?

In einer seriellen Architektur treibt eine einzelne mechanische Energiequelle den Propeller oder Lüfter an. Batterien sind nicht die einzige Energiequelle. Es gibt Alternativen, einschließlich Wasserstoff-Brennstoffzellen. In jedem Fall wird der Propeller immer von einem Elektromotor angetrieben, was einen verteilten Vortrieb ermöglicht.

Was die Hybridisierung betrifft, ist dies der größte Vorteil der seriellen Architektur. Aber es bedeutet, Gewicht in Form eines Generators hinzuzufügen, um mechanische Energie in elektrische Energie umzuwandeln.

Batteriedurchbrüche

Der Hauptnachteil von Batterien der aktuellen Generation ist ihre geringe Energiedichte im Vergleich zu Kerosin und Wasserstoff . Beispielsweise erreicht die Dichte von Lithium-Ionen (Li-Ion)-Batterien, die im Automobilsektor weit verbreitet sind, etwa 200 Wattstunden pro Kilogramm (Wh/kg). Im Vergleich dazu ist die Energiedichte von Kerosin etwa 50-mal höher. Auch wenn zahlreiche Studien argumentieren, dass Li-Ion noch verbesserungsfähig ist, braucht die Elektrifizierung von Flugzeugen etwas insgesamt Leistungsstärkeres.

Airbus arbeitet mit Akteuren in anderen Sektoren zusammen, um dorthin zu gelangen. „Es gibt gemeinsame Herausforderungen und gemeinsame Interessengebiete“, sagt Leire Segura, Experte für Stromerzeugungssysteme, und nennt Batteriegröße, Laden und Kühlen. „Wir lernen zusammen.“

In der gewichtssensiblen, aerodynamisch optimierten Umgebung eines Flugzeugs muss ein Kompromiss zwischen Leistung, Volumen und Masse gefunden werden. „Wir betrachten Technologien, die bereits im Automobilsektor eingesetzt werden, was den Markt antreibt“, sagt Segura. Li-Ion ist ein großer Schritt nach vorne und liefert im Vergleich zu Nickel-Cadmium bereits erhebliche Leistungssteigerungen. Einen Li-Ion-Heureka-Moment erwartet der Airbus-Experte jedoch in absehbarer Zeit nicht.

„Der heilige Gral ist die Festkörperbatterie“, schwärmt Segura. Solid-State bietet Lösungen für viele Nachteile von Li-Ion. Aber wie bereits erwähnt, erfordert die Flugzeugzertifizierung ein maßgeschneidertes Design. Airbus befindet sich in Gesprächen mit einer Reihe von Luft- und Raumfahrtzulieferern, die elektrische Systeme liefern. „Wir befinden uns in der Definitionsphase und bilden uns alle gleichzeitig weiter“, bemerkt sie. „Realistischerweise erwarten wir nicht, vor 2030 Prototypen von Festkörperbatterien, die für die Luft- und Raumfahrt angepasst sind.“

Im Gegensatz zu den flüssigen Elektrolyten, die in Li-Ion-Batterien zu finden sind, verringern „feste“ Elektrolyte das Risiko des thermischen Durchgehens (Überhitzung). Das Risiko bleibt bestehen, aber die Folgen sind weit weniger schwerwiegend, was es einfacher macht, ein sicheres Batteriesystem zu entwerfen.

Solid-State ist ein Enabler

Hochleistungsbatterietechnologien wie Lithium-Metall gibt es seit über 40 Jahren, aber das Risiko des Durchgehens aufgrund ihrer Instabilität ist zu hoch. Festelektrolyte heben dieses Risiko auf und öffnen den Weg zu einer verbesserten Leistung. Das Mildern des thermischen Durchgehens macht auch das Batteriedesign einfacher. Es werden weniger Teile benötigt, um seine Zellen zu "kleiden". Dies wirkt sich positiv auf das Gewicht aus.

PREVIEW onlinePressekontakt
Airbus
Stab Stein
T.: +33 6 30 52 19 93
rod.stone@airbus.com



Download

Elektrifizierung des Himmels
Quelle: Airbus
Download

Elektrifizierung des Himmels
Quelle: Airbus
ANZEIGE
ANZEIGE


HERMES AWARD:

Nominierte stehen fest
DMAG – Die drei für den HERMES AWARD nominierten Unternehmen stehen fest: ACS, Beckhoff und Bosch Rexroth. Der Gewinner wird im Rahmen der feierlichen Eröffnung der HANNOVER MESSE am 16. April 2023 im ...



Neue Märkte

Die Zukunft der MicroLED
Absen - MicroLED ist die Technologie, die LED-Anzeigen in die Zukunft führen wird. MicroLED sind kleiner, robuster als herkömmliche LEDs und ermöglichen exponentielle Fortschritte und Verbesserungen ...



Schneller Ausbau der Erneuerbaren

Bürokratie-Turbo einlegen - Breite Mehrheit dafür
KfW - Viel Rückenwind für erneuerbare Energien: Eine große Bevölkerungsmehrheit von 92 Prozent befürwortet einen schnelleren (!!) Ausbau - unabhängig von Alter, Einkommen und Wohnsituation. Das ...



Flugzeit von Drohnen fast verdoppelt

Lithium-Metall-Batterien machen es möglich
Montavista - Energy Technologies Corporation, ein chinesisches Start-up, das in Sachen innovativer Lithium-Metall-Batterie-Technologien (LMB) unterwegs ist, hat eine neue Produktlinie vorgestellt. Diese ...



James-Bond-Feeling am Arm

Kamera im Ziffernblatt

Affily - Es ist schon ein bisschen James Bond-Feeling. Die neuartige High-Tech Armbanduhr im Chronographen-Look zeigt nicht nur die Zeit. Auf Wunsch nimmt sie auch Videos, Fotos und Sprachnotizen ...



Putins digitale Cyberkriegspläne

Wie Russland Cyberangriffe plant
ZDF - Tausende interne Unterlagen des russischen IT-Unternehmens NTC Vulkan geben erstmals einen Einblick in Putins digitale Cyberkriegspläne. In Schulungsdokumenten werden mögliche Angriffsziele ...



Energiesysteme der Zukunft

Vom CO2-neutralen Werk bis zur Lieferkette
DMAG - Die Industrie will CO2-neutral werden. Das fordern Kunden und Zulieferer, Banken und Investoren, Mitarbeitende sowie die Gesellschaft. Sowohl Konzerne als auch mittelständisch geprägte ...



Vom Schreckgespenst zum fleißigen Helfer

Mit KI gegen die digitale Bilderflut
Excire - Das Bild der Künstlichen Intelligenz weckt in der breiten Bevölkerung gleichermaßen Neugier wie auch Misstrauen. Computersysteme, die eigenständig denken und handeln, könnten den Menschen ...



OpenBlue Innovation Center Rotterdam

Netto-Null-Gebäude eröffnet
Johnson Controls - Mit einem Anteil von fast 40 Prozent an den weltweiten Treibhausgasemissionen sind Gebäude ein Hauptziel im Streben nach einer Netto-Null-Welt. Netto-Null-Gebäude könnten zur Norm ...



HERMES AWARD:

Nominierte stehen fest
DMAG – Die drei für den HERMES AWARD nominierten Unternehmen stehen fest: ACS, Beckhoff und Bosch Rexroth. Der Gewinner wird im Rahmen der feierlichen Eröffnung der HANNOVER MESSE am 16. April 2023 im ...



ANZEIGE
Presse-Mitteilungen   RSS-Feed
About
PREVIEW online ist ein multimediales News-Portal für technisch Interessierte.
Ohne langes Suchen und Site-hopping finden Sie hier gewünschte Informationen. Mit einem Blick sehen Sie auf PREVIEW online sofort, welche Medien zu den jeweiligen Themen vorhanden sind. Eine optimale Kombination aus Kategorien, Schlagwort- und Volltextsuche erleichtert Ihnen das Finden gewünschter Informationen erheblich. Wenn Sie Wichtiges über Themen, Unternehmen, News, die Sie interessieren, nicht verpassen möchten, abonnieren Sie sich unseren NEWS-Allert.
Alle Infos sind nur 1 Klick entfernt - das ist PREVIEW online.
IMPRESSUM / DATENSCHUTZ