Foto: Messe-Friedrichshafen
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Antriebs- und Speichertechnik
Materialien entsteht auch ein nöhres Gewicht. Obwohl Alumi nium eine geringere elektrische Leitfähigkeit besitzt, haben For- scher des Fraunhofer IFAM ein gießtechnisches Verfahren ent- wickelt, mit dem Wicklungen aus Aluminium mit höherem Nutfüll- faktor gefertigt werden können, die sich dennoch als Spulen eig- nen. Gegossene Spulen zeichnen sich durch eine flache Leiteran- ordnung aus, die zu einem höhe-
Gegossene Alu- oder Kupferspulen für effizientere und preiswertere Elektromotoren
Höhere Dichte dank Silizium
Das niederländische Start-up Ley- denJar eröffnete eine Pilotanlage zur Herstellung von Batterien der neuen Generation, die bis zu 50 Prozent mehr Energie speichern. Mit der Pilotanlage, die Mitte 2020 voll in Betrieb genommen werden soll, will man demonstrieren, dass die neuen verbesserte Zellen zum gleichen Preis wie herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien hergestellt werden können. Die höhere Ener- giedichte des Energiespeichers ist auf die von der Firma LeydenJar
patentierte poröse Siliziumstruk- tur bei den Anoden zurückzufüh- ren. Das Projekt wurde von der Europäische Union zusammen und anderen Investoren mit vier Millionen Euro gefördert.
22.11.2019
Weitere Meldungen aus der Elektroflug-Szene:
Fraunhofer IFAM Fraunhofer IFAM
Elektromotoren für E-Bikes-, E- Auto- und E-Flugmotoren sind in ihrem Aufbau ähnlich, auch wenn sie mit Drehstrom betrieben wer- den. Sie besitzen über Eisenker- ne gewicklte Kupferspulen, die bei Stromdurchfluss, gesteuert und hohe Fertigungs und Materi- alkosten und gegenüber anderen
ren Nutfüllfaktor führt. Trotz höh- eren Widerstandes ergibt sich durch den größeren Querschnitt bezogen auf die gesamte Spule ein geringer Widerstand. Durch die bessere Anbindung an das Blechpaket und günstigere Aus- nutzung des Bauraums resultiert ein deutlich besseres thermisch- es und elektromagnetisches Ver- halten. Aus diesem Grund beteht die Möglichkeit, gewickelte Kup- ferspulen durch gegossene Alu- minium- oder auch Kupferspulen zu ersetzen. Damit der Nachweis im direkten Vergleich gelingt, wurden für die Studie handelsüb- liche E-Bike-Motoren mit 250 Watt eingesetzt. Die umgebauten Mo- toren, mit unterschiedlichen Blechpaketen und Spulen-Kombi-
nationen wurden anschließend auf einem Prüfstand getestet. Nach dem Umbau des E-Bike-Mo- tors konnte der Nutfüllfaktor von 32 auf 60 Prozent erhöht werden. Gleichzeitig ergab sich eine Ge- wichtsersparnis um 10 Prozent. Das Drehmoment stieg um 30 Prozent. Aufgrund des besseren thermischen Verhaltens der Spu- len erhöhte sich die Dauerleis- tung bei Betriebstemperatur um fast 20 Prozent. Gute Aussichten für zukünftige elektrische An-
LeydenJar LeydenJar
Foto: LeydenJar
Bild oben: konventionelle Wickeltechnik Bild unten: Spulen durch Giesstechnik
Muster von zwei in Feigusstechnik hergestellten Spulen
Geringerer Widerstand durch höheren Nutfüllfaktor
Foto: Messe-Friedrichshafen
Bild: Smartflyer
Themen wie Sicherheit, Privatsphäre, Natur und potentielle Lärmfaktoren müssen in Einklang gebracht werden, um auch die erforderliche Akzeptanz in der Bevölkerung zu gewinnen. Der Verein UAMAS e.V. wird in Zukunft verstärkt in öffentlichen Veranstaltungen in der Schweiz Aufklärung betreiben. Dufour Aerospace, eines der Gründungsmitglieder, nimmt auf diese Art und Weise auch die Gelegenheit wahr, ihr Projekt „aEro3“ vorzustellen (Bild oben).
Verein für Urban Mobility in der Schweiz im Aufbau
13.01.2020
Foto: Messe-Friedrichshafen
Dufour Aerospace
Drei Master-Studenten der HES-SO (Hochschule für Wirtschaft) grün- deten kürzlich die Urban Air Mobility Association Switzerland (UAMAS) um die verschiedenen Akteure dieser neuen Form von öffentlichem Verkehr, Airtaxis mit elektrisch angetriebenen Flugzeugen, zusammen- zubringen. Mit dem Projekt möchten sie die zukünftige „Mobilität der dritten Dimension“ bekannter machen. Diese Airtaxis werden bereits in naher Zukunft zwei bis fünf Passagiere innerhalb der Städte und von Stadt zu Stadt transportieren. Trotz des hervorragenden Netzes im öffentlichen Verkehr ist die Effizienz durch die Topographie beson- ders in der Schweiz limitiert. Die zahlreichen Seen und Berge haben Umwege zur Folge. Gemäß des Bundesamts für Statistik verbringen Personen über fünf Jahre, täglich durchschnittlich 90 Minuten mit Rei- sen. Dies macht die Vorteile von Lufttaxis sofort sichtbar. Eine Reise von Genf nach Gstaad, beispielsweise, dauert mit dem Zug rund 2,5 Stunden. Ein Airtaxi würde dies in weniger als 45 Minuten ermöglichen. Dank zahlreichen technologischen Fortschritten in der Aviatik in den letzten Jahren sind diese Zeitersparnisse keine Utopie mehr. Die Initi- anten von UAMAS wollen helfen, diese Entwicklung zu beschleunigen. Dafür organisieren sie Veranstaltungen, an denen die verschieden- sten Anspruchsgruppen gemeinsam an Chancen und Herausforderun- gen arbeiten können. Dufour Aerospace ist Gründungsmitglied.
UAMAS UAMAS
10.12.2019
08.01.2020
Hyundais Visionen
Hyundai möchte in Zukunft zusammen mit Uber am großen Geschäft für Airtaxis teilhaben. Marketingstrategen haben einen Bedarf von weltweiten 25000 Fluggeräten errechnet. Das Unternehmen stützt sich auf Erfahrungen in der Herstellung massentauglicher Fahrzeuge. Das auf der Consumer Electronic Messe CES in Las Vegas vorge- stellte Modell weist jedoch kein sensationell neues Konzept dar. Im Gegensatz zu den reinen Multikoptern, soll der fünfsitzige S-A1 in Reiseflug aerodynamisch fliegen. Das spart Energiekapazität und bietet zusätzliche Sicherheit. Zudem wird S-1A mit einem Gesamtfallschirm-Rettungssystem ausgestattet. Wie alle modernen Lufttaxis soll Hy- undais Entwurf deutlich leiser als ein Hubschrauber sein. Sollte Hyundai sein Konzept wirklich nicht nur bis zum ersten flugfähigen Muster durchführen, so wird es andererseits, wie die meisten Airtaxis nicht ganz billig werden.
Foto: Hyundai
Foto: Hyundai
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Foto: DLR
Start von Harbour Air‘s Seaplane in eine neue Ära der Weltluftfahrt
Für die Passagierluftfahrt war der 10. Dezember 2019 ein denkwürdiges Ereignis! In Richmond/Vancouver in Ka- nada startete eine auf einem rein elektrischen Antriebsstrang umgerüstete DHC-2 Beaver. Der Klassiker unter den Buschflugzeugen ist noch weit verbreitet. Die kanadische Harbour Air betreibt noch 14 Maschinen dieses Typs, die jedoch größtenteils längst auf Propellerturbinen-Antriebe umgerüstet wurden. Die Flugzeiten der zwischen den westkanadischen Inseln fliegenden Maschinen sind häufig nicht länger als 20 Minuten. Grund genug, um in in Kooperation mit dem E-Motorenhersteller MagniX zu vereinbaren, die noch vorhandenen Maschinen nach und nach auf Elektromotoren umzurüsten. Am Tag des Erstfluges konnte man per Livestream den Start des mit einem 560 kW E-Motor ausgerüsteten Flugzeugs verfolgen. Die nächsten Monate wird Flugerprobung fortgeführt.
Foto: Harbour Air
Foto: Harbour Air
23.12.2019
Rolls-Royce will Grenzen elektrischer Antriebe erfliegen
Rolls-Royce möchte mit ACCEL auf den E-Flight-Sektor seine Kompetenz unterstreichen. An dem Projekt sind unter anderem der Elektromotoren- und Elektronikhersteller YASA und das Luftfahrt-Start-up Electroflight betei- ligt. Die Hälfte der Finanzierung wird vom Aerospace Technology Institute (ATI) in Zusammenarbeit staatlicher Unterstützung sichergestellt. Als nächster Schritt wird mit der Integration des elektrischen Antriebssystems be- gonnen, um in diesem Frühjahr eine Höchstgeschwindigkeit von 480 km/h zu erreichen. Damit soll der von Sie- mens gehaltene Rekord, der bei 338 km/h liegt, übertroffen werden. Der Antrieb besteht aus drei axial angeord- neten Elektromotoren, die zusammen für die Dauer des Rekordflugs 367 kW leisten sollen. Das Batterie-Pack- age besteht aus 6000 Zellen. Nach oben ist für das „Demonstrationsobjekt ACCEL“ allerdings einiges offen.
Foto: Rolls-Royce
Foto: Rolls-Royce
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Bild: Smartflyer
In Jobys E-VTOL steckt inzwischen aufgrund 11-jähriger Forschungs- und Ent- wicklungsarbeit mehr Know-how als in anderen Airtaxy-Projekten. Mit der Mög- lichkeit auch rein aerodynamisch fliegen, spart man Energie im Reiseflug ein. Nur die Start- und Landephasen erfordern einen gleichhohen Energieufwand wie die Copter-Systeme. Der Nachteil steckt in der aufwändigeren Mechanik.
Joby Aviation: viel Geld und viel Wissen
18.01.2020
Foto: Messe-Friedrichshafen
Foto: Joby Aviaation
2009 gründeten ein paar Luftfahrt-Enthusiasten im kalifornischen San- ta Cruz die Joby Aviation, um ein E-VTOL zu entwickeln. Lange, bevor andere Experten an Ideen experimentierten, um Zukunftsmobilitäts- Systeme zu entwickeln! Es entstand das Muster Joby S2, ein Luftfahr- zeug mit V-Leitwerk. Die Philosophie war, rein elektrisch senkrecht zu starten und zu landen und auch rein aerodynamisch fliegen zu kön- nen. Inzwischen hat sich das Unternehmen mit bis zu 140 Mitarbeit- ern an zwei Standorten weiterentwickelt. Das neuvorgestellte Muster ist bereits seriennah. Machbar war das erst, als man zusätzlich Kapi- talgeber fand und zuletzt Toyota erneut 394 Millionen Dollar zusätzlich investierte. Damit hat Joby bereits 720 Millionen Dollar für das Projekt aufgebracht, auf das Toyota-Boss Akio Toyoda ganz besonders stolz ist. Die Konstruktion basiert aus einer Art Schulterdecker, auf dessen Flügel sich vier Schwenk-und Kipptriebwerke befinden. Die Stabilisie- rung um die Querachse übernehmen zwei zusätzliche Schwenktrieb- werke am V-Leitwerk. Der Fünfsitzer, 4 Passagiere und ein Pilot soll bis zu 200 Meilen schnell fliegen. Aufgrund der hohen Reisege- schwindigkeit soll Jobys E-VTOL bis 220 Kilometer Reichweite kom- men. Die Kapitalerhöhung versetzt Joby Aviation in die Lage den Personalbestand wesentlich auszubauen, die Flugerprobung fortzu- setzen und möglichst schnell eine FAA-Zertifizierung anzustreben.
Joby Aviation Joby Aviation
Foto: Messe-Friedrichshafen
Bild: Smartflyer
Vorstellung der Projekt-Idee am Flugplatz Lüneburg. Die Metallbauweise lässt sowohl genügend Raum als auch einen kompakten Einbau eines elektrischen Antriebstranges zu, dessen Energie aus Brenstoffzellen bezogen werden soll. Eigner Dirk Ketelsen betreibt zudem einen eigenen Windpark. der in Zukunft auch Wasserstoff aus Strom produziert. Besser lässt sich dann Windenergie kaum nutzen. Zukünftige Kunden werden es da etwas schwerer haben.
Brennstoffzellen für Kleinflugzeuge
13.01.2020
Foto: Messe-Friedrichshafen
Foto: Breezer Aircraft
Breezer Aircraft, der nordeutsche UL-Hersteller zählt zu den glücklich- lichen Herstellern, die letztes Jahr die Auflastung seiner UL’s auf eine Abflugmasse von 600 kg abschließen konnten. Das eröffnet neue Per- spektiven. Der Kontakt mit dem Fahrzeugausrüster eCap, die auch Brennstoffzellentriebe für Fahrzeuge entwickeln, führte nun zwischen Breezer Aircraft und eCap zu einer Vereinbarung für das 600 kg-Muster B440-6 eine komplette Antriebseinheit zu entwickeln. Dabei arbeitet eCap mit dem chinesischen Brennstoffzellenhersteller Re-Fire zusam- men. Erfahrungen will eCap zunächst aus den Fahrzeugumrüstungen ziehen. Ein erstes Flugzeug soll zunächst nur rein elektrisch fliegen. Normalerweise werden die Maschinen mit Rotax-Motoren ausgerüstet. Nach der Fertigstellung einer weiteren Maschine soll dann auch ein komplettes Brennstoffzellen-System zusätzlich neben dem elektrisch- en Antriebsstrang installiert werden. Das wird nach Auskunft von Bree- zer bereits im kommenden Jahr sein. „Für die kommenden Jahre er- warten wir einen wachsenden Bedarf an zuverlässigen, sicheren und umweltfreundlichen Antriebs- und Umrüstlösungen für Flugzeuge“, so Dirk Lehmann, Gründer von eCap. Man werde die Antriebsstränge auch anderen Herstellern anbieten. Dirk Ketelsen, Geschäftsführer von Breezer Aircraft bleibt aber realistisch und rechnet noch nicht mit großen Stückzahlen, dafür seien die Systeme noch viel zu teuer.
Breezer Aircraft Breezer Aircraft eCap eCap
14.01.2020
Als führende Forschungsorganisation für anwendungsorientierte Forschung in Europa sind die Fraunhofer Institute Bindeglieder zwischen Forschung und Industrie. Sie entwerfen Produkte und verbessern Verfahren. Als jüngst die australische Monash Universität die Nachricht über demnächst verfügbare Lithium-Schwefel Batterien verbrei- tete, wurde man in Europa hellhörig. Angeblich sollten Autos damit Reich- weiten von 1000 Kilometer erreichen, was einer Vervierfachung herkömmli- cher Batterien bedeuten würde. Proto- typ-Zellen wurden zwar auch vom deutschen Forschungs- und Entwick- lungspartner Fraunhofer IWS in Dres- den hergestellt. Die Dresdner Forscher bestätigen auch das grundsätzliche Potenzial der Lithium-Schwefel-Tech- nologie, dämpfen aber die Hoffnung auf eine baldige Kommerzialisierung.
Die Technik sei sehr vielversprechend, befinde sich allerdings noch in der Entwicklung. „Erste Anwendungen werden dort gesehen, wo es um gerin- ges Gewicht geht, das gilt beispiels- weise in der Luftfahrt“, sagte der Lei- ter der Abteilung chemische Ober- flächen- und Batterietechnik am IWS, Holger Althues. Sein Team erforscht die Technik seit Jahren. Lithium- Schwefel-Zellen können bei gleichem Gewicht mehr Energie speichern als Lithium-Ionen-Akkus, sind dabei aller- dings größer. Der Vorteil der Lithium- Schwefel-Batterien sind die deutlich niedrigeren Kosten, auch das Gewicht ist geringer. In solchen Zellen besteht die Kathode aus einem Gemisch von Schwefel und Kohlenstoff und ersetzt die bisher vorherrschenden Kathoden aus Nickel, Mangan und Kobalt. „Das eröffnet das Potenzial für eine kosten-
günstige Zelle: Schwefel ist im Gegen- satz zu Nickel und Kobalt ein Abfall- produkt und weltweit verfügbar“, sagt Althues. Die Technologie hat sich aber noch nicht durchgesetzt, weil Proble- me mit der Stabilität der Kathode noch nicht gelöst waren. Beim Laden und Entladen dehnt sich diese deutlich stärker aus (bzw. zieht sich zusam- men), was zu feinen Rissen im Material und damit zu einem höheren Ver- schleiß führt. Das mit Dresden ver- netzte Stuttgarter Fraunhofer Institut IPA hat unter Federführung von Airbus und mit erhebliche Förderungsmitteln die Aufgabe übernommen, neben der Verbesserung der Kathode aus Schwe- fel und Kohlenstoff mit Hilfe neuer Ver- arbeitungsverfahren und der Erpro- bung von Hybridsystemen für den Elektrolyten – also der Mischung von Flüssig- und Fest-Elektrolyt –die Her- stellung der Lithium-Metall-Anode durch einen neuen, elektrochemischen Prozess zu übernehmen. Eines der Kernthemen des Projekts. Bisher werden Li-Metall-Anoden mit Hilfe von gewalzten Li-Folien herge- stellt. Diese können heute jedoch noch nicht viel dünner als 30 Mikrometer hergestellt werden, denn Lithiummetall neigt dazu, an anderen Oberflächen zu kleben. Deswegen muss eine gewisse Dicke für eine minimale mechanische Stabilität gegeben sein. Weil 30 Mikro- meter jedoch oft mehr sind, als die Zelle elektrochemisch benötigt, schleppen diese Zellen unnötiges Gewicht und damit unnötige Kosten mit. Um dies zu ändern, arbeitet die
Abteilung Galvanotechnik des Fraun- hofer IPA an einem elektrochemischen Prozess, mit dem beliebig starke Lithi- umschichten in einem Schritt auf Me- tallfolien aufgebracht werden können. Sowohl in Stuttgart als auch in Dres- den gibt man sich aber zurückhaltend. Frühestens 2022 werde man so weit sein, die bereits sehr seriennahen Er- gebnisse können dann als Prototypen an die Batterieforschungsfabrik in Münster übergeben werden. All dies zielt letztlich darauf, eine eigene Groß- produktion von Batteriezellen in der Bundesrepublik aufzubauen. 360 Wh/kg dann das Ziel bei deutlich über 1000 Ladezyklen. Davon ist Oxis in England noch meilenweit entfernt. Ihre Zellen schaffen gerade mal 75 Ladezy- klen.
Fraunhofer Institute in Dresden und Stuttgart treiben die Entwicklung den Li-S-Zellen massiv voran
Schichtdicken sind Problemzonen
Herstellung der Lithium-Batterie-Elektroden im Pilotmaßstab bei Fraunhofer Institut IWS in Dresden
Anode im Schmelzverfahren hergestellt
Macroaufnahmen: Trockenfilmverfahren
Fotos: Fraunhofer
Fotos: Fraunhofer IWS
21.01.2020
Fraunhofer IWS Fraunhofer IWS Fraunhofer IPA Fraunhofer IPA Arbeiten unter Schutzatmosphäre
Foto: Messe-Friedrichshafen
Bild: Smartflyer
Elektrische Antriebsträge, hybride Systeme, angeführt von den kompetentesten Unternehmen der Welt, werden die European Rotors mitprägen. VTOL‘s spielten auf anderen Luftfahrt-Fachmessen bis jetzt eine Nebenrolle. Hier können sich Innovatoren der Spezialbranche VTOL profilieren. Deutschland bündelt somit seine Messekompetenzen Luftfahrt mit den drei Fachmessen AERO, ILA und European Rotors.
European Rotors integriert E-VTOL‘s
23.01.2020
Foto: Messe-Friedrichshafen
Foto: Safran
Europas European Helicopter Association(EHA) und die Europäische Agentur für Flugsicherheit (EASA) bündeln ihre Kräfte, um der inter- nationalen Rotorcraft-Community ein einzigartiges Veranstaltungsfor- mat anzubieten. Die neue Veranstaltung findet vom 10.–12. November 2020 in der Kölnmesse als globale Netzwerkplattform statt. In diesem Rahmen wird auch das renommierte EASA-Rotorcraft- und VTOL- Symposium stattfinden. Die Einbindung der VTOL’s umfasst innova- tive Entwicklungen bei Elektro- und Hybrid-Fluggeräten, die hoch- gradig autonom funktionieren und eine bedeutende Rolle für die Ent- wicklung des gesamten Sektors spielen – indem sie Helikopter-Mis- sionen ergänzen oder als eigenständige neue Form der Mobilität in der Luft. Die Marktführer Airbus, Bell, Leonardo und Safran unterstüt- zen das Konzept sowohl durch ihre Beteiligung als Aussteller als auch in beratender Funktion. „Ich freue mich, den Start der EUROPEAN ROTORS in Zusammenarbeit mit der EASA und umfassender Unter- stützung durch alle unsere Mitglieder bekannt geben zu können“, erklärte Peter Möller, Vorsitzender der organisierenden EHA bei der Eröffnungspressekonferenz am 21. Januar in Köln. Veranstaltungsort der EUROPEAN ROTORS ist Halle 8 und das Kongresszentrum Nord der Kölnmesse. Neben den Organisatoren tritt die Messe Friedrichs- hafen auf, die auch die Luftfahrt-Fachmesse AERO organisiert.
European Rotors European Rotors
Neue Messe: Neue Messe:
triebsstränge, denn wie aus Bre- men zu erfahren war, denke man auch an andere Anwendungen. Denkbar seien aufgrund der hoh- en Skalierbarkeit auch Elektro- Antriebsmotoren für die Luftfahrt! Die neue Entwicklung wird auf der AERO präsentiert.
Umgebauter Fahrradmotor
Vergleich alte und neue Technik
Foto: Fraunhofer IFAM
20.01.2020

Elektrisches Fliegen - die Zukunftsperspektive

Erstausgabe 13.4.2015
Meilensteine des Elektroflugs Bereits 1973 flog Heini Brditsch- ka mit einer HB-3 und einem Elektroantrieb. 1981 flog als er- ster Deutscher der Heidelberger Karl Friedel mit dem Elektro- Windspiel anlässlich der RMF (AERO) in Friedrichshafen.
1. Lange Antares 20E 2. LAK 18 B 3. Schleicher ASG 32 4. Silent 2 Electro 5. Pipistrel Taurus Electro 6. Song 120 7. Archaeropteryx electric 8. eSpyder 9. Silent E 10.Carbon Trike
Typenliste zugelassener Flugzeuge
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Electric Flight
Bild: Smartflyer
Schweizer Initiative für zukünftigen Betrieb von Airtaxis gegründet
Bild: Dufour Aerospace
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Die Airtaxi- Schrittmacher
Foto: Joby Aviation
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Wasserstoff als zukünftiger Energie- Lieferant
Foto: Breezer Aircraft
Bild: Smartflyer
Neue Messe:
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EUROPEAN ROTORS