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StartseiteForschung aktuellUmweltschonend zur Startbahn02.08.2011

Umweltschonend zur Startbahn

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt entwickelt Elektro-Bugrad für Flugzeuge

Technologie.- Brennstoffzellenbetriebenes Bugrad – das ist der Name eines neuen Antriebs für Flugzeuge, entwickelt vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt. Es soll CO2 einsparen, Lärm reduzieren und Flugzeugen mehr Bewegungsmöglichkeiten geben.

Von Konstantin Zurawski

Das elektrisch angetriebene Bugrad am DLR-Forschungsflugzeug A320 ATRA. (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt)
Das elektrisch angetriebene Bugrad am DLR-Forschungsflugzeug A320 ATRA. (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt)

Selbst wenn ein Flugzeug mit Tempo 30 langsam zur Startbahn rollt, werden die Turbinen gebraucht. Die sind eigentlich für das Fliegen in der Luft mit rund 1000 Kilometern pro Stunde ausgelegt. Doch ein Flugzeug hat keinen anderen Antrieb. Will es vorwärts kommen, braucht es den Schub der Turbinen. Effizient ist das nicht, tonnenweise Kerosin könnten eingespart werden, wenn das Flugzeug einen anderen Antrieb hätte, um am Flughafen zur Startbahn oder zur Parkposition zu rollen. Einen solchen, umweltverträglicheren Antrieb hat das DLR jetzt entwickelt, das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt. Es ist ein Brennstoffzellen-betriebenes Bugrad. Das Prinzip: Eine Brennstoffzelle, gespeist von Wasserstoff und Sauerstoff, versorgt einen Elektromotor mit Strom. Der wiederum treibt das Bugrad des Flugzeugs an, also das Rad vorne unter dem Cockpit.

"Der Grundgedanke war, eine komplett emissionslose Anwendung zu zeigen."

sagt Josef Kallo, Leiter des Fachgebiets Brennstoffzellen-Systemtechnik am DLR

"Das Bugrad könnte auch über einen Dieselmotor angetrieben werden, jedoch sind das alles Aggregate, die Emissionen produzieren, sprich, sie produzieren Partikel, sie produzieren CO2, bei einer Brennstoffzelle entsteht nur sauberes Wasser."

Jedenfalls dann, wenn der benötigte Wasserstoff mithilfe regenerativer Energien erzeugt wird. Ist das der Fall, könnte alleine am Flughafen Frankfurt pro Tag in etwa so viel CO2 eingespart werden, wie 25 Autos während ihrer gesamten Lebensdauer erzeugen.

Ein Testflugzeug haben die Ingenieure des Luft- und Raumfahrtzentrums schon umgerüstet, einen 50 Tonnen schweren Airbus A-320. Zwei Tage haben sie dafür gebraucht. Sie bauten jeweils einen Elektromotor in die zwei komplett neu konstruierten Felgen des Bugradfahrwerks ein. Die Brennstoffzelle fand im Frachtraum des Flugzeugs Platz. Die Entwickler erfüllten somit eine Vorgabe bei der Konstruktion der Anlage, das Flugzeug so wenig wie möglich verändern zu müssen. Rein optisch ist es ihnen geglückt: Von außen ist für den Laien nicht zu erkennen, dass das Bugrad einen eigenen Antrieb hat. Auch das Einfahren des Bugrades in der Luft funktioniert mit Elektromotoren genauso wie ohne.

Das Brennstoffzellen-Bugrad hat den ersten Praxistest Anfang Juli in Hamburg bestanden. Die Techniker am Boden konnten auf den üblichen Gehörschutz verzichten. Der Elektromotor im Bugrad bewegte den Riesenvogel nahezu geräuschlos. Josef Kallo verweist noch auf einen anderen Effekt:

"Dem Elektromotor ist es egal, ob er vorwärts oder rückwärts getrieben wird. Dem Getriebe ebenfalls, was bedeutet: Mit diesem elektrischen Bugrad kann das Flugzeug, selbstständig, autark rückwärts fahren."

Und das spart den Einsatz der kräftigen und ebenfalls viel Kraftstoff verbrauchenden Schleppfahrzeuge, wenn die Maschine rückwärts vom Einstieg weg aufs Rollfeld gezogen werden muss. Bleibt die Frage nach der Sicherheit. Wasserstoff ist hoch explosiv, und gerade im Luftverkehr sind die Sicherheitsstandards im Umgang mit brennbaren Stoffen extrem hoch. Die Sicherheit ist für Bugrad-Entwickler Josef Kallo im Prinzip kein Problem.

"An sehr vielen deutschen Flughäfen gibt es schon Wasserstofftankstellen, im Moment für den Bodenbetrieb, sprich für Bodenfahrzeuge. Und dort herrschen sehr hohe Standards, was Sicherheits- und Betankungsstrategien anbetrifft ( ... ). Und dadurch sind die entsprechenden Mitarbeiter schon eingelernt. Und das bedeutet, dass eine Betankung, auch wenn es jetzt mehrere Flugzeuge wären, sehr leicht vonstatten gehen könnte."

Die Erkenntnisse des ersten Versuchs sind auch auf andere Einsatzgebiete übertragbar.

"Die Anwendung, die wir hier realisiert haben, kann nicht nur für das Flugzeug angewendet werden, sondern auch für große Straßenfahrzeuge, aber auch für Schienenfahrzeuge. Das sehr große Drehmoment, das hier notwendig ist, entspricht auch dem Drehmoment, was heutzutage ein Lkw zum Anfahren oder ein Schienenfahrzeug zum Anfahren benötigt."

Trotz des erfolgreichen Tests wird es noch mindestens zehn Jahre dauern, bis das elektrisch betriebene Bugrad in Serie gehen kann. Aber solche Zeiträume seien für Entwicklungen in der Luftfahrt keine Seltenheit, sagt der DLR-Wissenschaftler Kallo.

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