Luftfahrt
Flugzeug mit Hybridantrieb entwickelt: Grenchner verwirklicht Vision vom «Smartflyer»

110 Jahre nach dem ersten Motorflug zeichnet sich ab, dass der Hybridantrieb auch in der Luftfahrt eine grosse Zukunft hat. In Grenchen wird nun ein Flugzeug mit einem solchen Antrieb entwickelt.

Peter Brotschi
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Initiant Rolf Stuber steckt schon seit Jahren viel Freizeit in das Projekt Smartflyer.

Initiant Rolf Stuber steckt schon seit Jahren viel Freizeit in das Projekt Smartflyer.

Peter Brotschi

Die E-Mobilität auf der Strasse gehört schon zum Alltag. 110 Jahre nach dem ersten Motorflug zeichnet sich ab, dass die Elektrizität auch in der Luftfahrt eine grosse Zukunft hat. Grosse Firmen wie Siemens und Airbus Group investieren momentan Millionenbeträge in die Entwicklung von Elektromotoren. Es wird vorausgesagt, dass einmal bis 100-plätzige Flugzeuge mit Elektromotoren angetrieben werden können.

Der Grenchner Rolf Stuber denkt in kleineren Kategorien, aber sein Ziel ist auch ehrgeizig. «Ich wollte schon immer ein Flugzeug bauen», sagt er bestimmt. «Nur sollte es nicht irgendeine Variante eines schon bestehenden Flugzeugs sein, sondern der neue Typ soll eine deutliche Effizienzsteigerung beim Antrieb bringen.» Letztlich geht es um mehr Ökonomie und damit auch um mehr Ökologie. Mit der Entwicklung eines vierplätzigen Reiseflugzeugs mit einem Hybrid-Antrieb will er seine Vision zur Wirklichkeit werden lassen. Energieeffizienz und geräuscharmes Fliegen in- und ausserhalb des Flugzeugs stehen als oberste Zielsetzung der Neuentwicklung.

Alter Flugzeugpark

Der 52-jährige Berufspilot ist nicht eben angetan, wenn er über das Vorfeld eines Flugplatzes blickt: Dort sind mehrheitlich Flugzeuge zu sehen, die fast seinem Lebensalter entsprechen. Schul- und Reiseflugzeuge, die mehrere Jahrzehnte im Einsatz sind und die von Motoren angetrieben werden, deren technische Grundlagen aus der Zeit des Zweiten Weltkriegs stammen. «Die bestehenden Flugzeugmotoren sind zu wenig effizient», hält Rolf Stuber fest. «Deshalb habe ich die Spur des Elektromotors aufgenommen und bin nach vielen Abklärungen zum Schluss gekommen, dass im Moment ein Hybridantrieb die beste Variante für ein Reiseflugzeug der nächsten Generation ist.»

Von Beginn an war klar, dass es nicht ein Projekt ist, welches alleine in einer Garage realisiert werden kann. Die Konzeption des Flugzeugs legte Rolf Stuber nach vielen Studien aber selber fest: Der Smartflyer, wie das Flugzeug bezeichnet wird, begibt sich technologisch nicht auf Neuland. Bekannte und bewährte Systeme werden in neuer Kombination zusammengebaut und machen den Smartflyer zu einem sehr effizienten und leisen Flugzeug.

Propeller an der Heckflosse

Auf den ersten Blick fällt auch dem Laien der Propeller an der Seitenflosse auf. «Wie alle anderen Merkmale des Flugzeugs ist dies nicht eine verrückte Idee, sondern mit Effizienzsteigerung begründet», stellt Rolf Stuber klar. Das gesamte Projekt sei multidisziplinär optimiert und werde deshalb mit sehr geringer Energiemenge fliegen. Dass Elektromotor und Propeller am Seitensteuer ihren besten Platz haben, sei mit einem Versuchflugzeug der Universität Stuttgart, dem e-Genius, bewiesen worden. Rolf Stuber hatte die Gelegenheit, diesen Elektromotorsegler zusammen mit seinem geistigen Vater, Prof. em. Rudolf Voit-Nitschmann, zu fliegen. Dieser Kontakt festigte seine Meinung, dass ein Zugpropeller auf dem Seitenleitwerk die ideale Konfiguration ist: Der Propeller wird laminar angeströmt, der Schub läuft ungehindert ab und der Einbau eines grösseres Durchmessers ist wegen der Bodenfreiheit machbar, was wiederum einen besseren Wirkungsgrad ergibt.

Noch kein Tesla der Lüfte

Ein reiner Elektroantrieb für ein vierplätziges Reiseflugzeug und eine Flugdistanz von 750 km ist nicht machbar. Den Tesla der Lüfte gibt es nicht, zumindest noch nicht. Das Speichern der elektrischen Energie in Batterien führt zu einem hohen Abfluggewicht und zu geringer Reichweite. Rolf Stuber: «Deshalb wird der Smartflyer zuerst als Hybridflugzeug mit einem Verbrennungsmotor ausgelegt, der als Generator im Reiseflug den Strom liefert. Sollte die Speicherkapazität der Batterien in Zukunft tatsächlich die erwarteten Fortschritte machen, kann der Verbrennungsmotor weggelassen und der Smartflyer auf reinen Akku-Betrieb umgestellt werden.» Aber es ist vorgesehen, dass die Start- und Landephasen immer rein elektrisch betrieben werden. Dies natürlich mit dem Vorteil der geringen Geräusch-Emissionen in Flugplatznähe.

Der Smartflyer wird massiv geringere Emissionen bezüglich Kohlendioxid und Lärm haben. Der Verbrauch von fossilem Treibstoff reduziert sich etwa auf einen Drittel eines herkömmlichen Flugzeugs gleicher Klasse. Die geringeren Lärmimmissionen gelten nicht nur für den Boden, sondern auch für die Besatzung: «Der Smartflyer kann ohne Kopfhörer respektive Gehörschutz geflogen werden», hält Rolf Stuber dazu fest. Zudem soll das Flugzeug mit einem Gesamtrettungssystem ausgerüstet werden.

Das Proof of Concept des Smartflyers kostet rund 1,2 Mio. Fr. und erhält eine Zusprache des Bundes. Das Bundesamt für Zivilluftfahrt unterstützt über die Spezialfinanzierung Luftfahrt gemäss Bundesverfassung Artikel 86 das Projekt zu einem grossen Teil. Damit kann nun das Projektteam an die Arbeit gehen, um bis 2020 den Prototypen zu bauen. In diesem Team befinden sich hochqualifizierte Personen aus Technik und Luftfahrt. Beratend und mit Studentenprojekten wirken auch die Berner Fachhochschule und die Fachhochschule Nordwestschweiz mit.