Aircraft Electrical Propulsion

Der Elektroantrieb könnte zum Paradigmenwechsel in der Luft- und Raumfahrtindustrie führen. Er trägt das Potenzial in sich, den Fluglärm sowie die Emissionen zu reduzieren, das Fliegen sicherer und gleichzeitig günstiger zu machen. Ebenso könnte er neue Segmente in der Luftfahrt ermöglichen, wie urbane Lufttaxis und einen neuen subregionalen Markt.

Bei Roland Berger folgen wir dem Fortschritt des elektrischen Antriebs ganz genau. Weltweit sind aktuell ca. 215 Luftfahrzeuge mit Elektroantrieb in der Entwicklung. Aktuell werden wir Zeugen eines Innovationszeitalters in der Luft- und Raumfahr t, das wir so seit Jahrzehnten nicht mehr gesehen haben. Von technologischer Entwicklung über Investitionen durch neue Markteinsteiger bis zu Aktivitäten von den großen Platzhirschen in der Raumfahrt: die Branche steht vor einer dramatischen Veränderung.

Elektroantriebe versprechen grüneres Fliegen

Heutzutage ist die Luftfahrt für 2-3% der menschengemachten CO2-Emissionen verantwortlich. Falls sie sich mit dem aktuellen Tempo weiterbewegen, werden die Anteile der Emissionen bis zur Mitte des Jahrhunderts bei 10 Prozent liegen. Falls andere Sektoren schneller sauberer werden können, könnten es sogar bis zu 24 Prozent werden. Während der Treibstoffverbrauch in der Luftfahrt in den letzten 50 Jahren verringern konnte, hat der Sektor die wirtschaftliche und soziale Entwicklung untermauert. Er ist ca. 1,5 Mal schneller gewachsen als der globale BIP und ein weiteres rapides Wachstum wird erwartet. Dieses lässt auch die Emissionen ansteigen.

Dank des Elektroantriebs könnte das Szenario ziemlich anders aussehen. Die Technologie eröffnet nicht nur neue Geschäftsmodelle, ermöglicht leisere Flugzeuge und macht das Fliegen möglicherweise sicherer, sondern könnte auch den durch das Fliegen verursachte Emissionsanteil ungefähr auf dem heutigen Niveau halten, während andere Branchen sauberer werden.

Um dies zu erreichen, muss die Branche die Technologielücke bis zum Elektroantrieb schließen. Es gibt aktuell mehrere Hindernisse auf dem Weg zum Elektroantrieb und Unternehmen auf der ganzen Welt arbeiten daran, diese zu überwinden. Sie umfassen: Energiedichte der Batterien, effiziente elektrische Systeme, effektive Systemintegration und effektive Lösungen für Regulation/Flugtauglichkeit, um neue Antriebssysteme und -architekturen zu ermöglichen.

Auf der einen Seite entwickelt sich die Technologie schnell weiter. Die Kosten eines Lithium-Ionen-Akkupacks werden sich bis 2030 wahrscheinlich um 60 Prozent verringern, zum Teil auf Grund der Kapazität für von der Autoindustrie verwendete Batterien. Die Automobilhersteller interessieren sich jedoch zunehmend für die Optimierung der volumetrischen Dichte der Batterien. Daher ist es wahrscheinlich, dass die Akteure der Luft- und Raumfahrt den Staffelstab übernehmen müssen, um Lithium-Ionen-Batterien zu entwickeln, die besser für die in der Luft- und Raumfahrt benötigte höhere gravimetrische Dichte geeignet sind.

Der Großteil der Entwicklung beim Elektroantrieb geschieht in den traditionellen Zentren der Raumfahrttechnologie: Europa und Nordamerika. Nur 17% der aktuell bekannten Entwicklungen passiert in anderen Teilen der Erde (in 10 Ländern). Von den ca. 215 Luftfahrzeugen in der Entwicklung sind die meisten komplett elektrisch und verlassen sich ausschließlich auf Batterien als Energiequelle. Doch größere Neuentwicklungen auf dem Markt der regionalen und großen kommerziellen Flugzeuge experimentieren hauptsächlich mit turboelektrischen Hybridantrieben und traditionellen Kraftstoffen aus Kohlenwasserstoffen für längere Strecken und/oder Leistung.

Privat oder durch Risikokapital finanziert, werden rund 70 Prozent der Entwicklungen von Startups und unabhängigen Unternehmen durchgeführt. Die großen Platzhirsche machen ungefähr 30 Prozent der Entwicklungsbemühungen aus, wobei die großen OEMs für ca. die Hälfte dieser verantwortlich sind. Mehr als die Hälfte dieser Elektroantriebsprojekte wurden ab 2017 bekanntgegeben. Dabei haben viele geplant, innerhalb der nächsten 5-15 Jahre kommerziell einsetzbare Flugzeuge vorzeigen zu können.

Obwohl die neuesten bekannten Entwicklungsbemühungen für Elektroantriebe in Europa und den USA angesiedelt sind, könnte China eine führende Rolle in der Zukunft des Elektroantriebs spielen. Aktuell findet in China nur die Entwicklung eines Projekts statt: EHANG 184/216, eine komplett elektrisch angetriebene, autonome Passagierdrone. Doch durch die Kombination aus Investitionen in die Technologie, Kundennachfrage, Regulierungen und einem aktuellen Mangel eines Vorreiters in der Raumfahrt ist es möglich, dass EHANG nur die Spitze des Eisbergs ist.

Perspektiven zum Elektroantrieb aus der Branche

Um die Trends bezüglich des Elektroantriebs besser zu charakterisieren, haben wir hochrangige Führungskräfte aus der Luft- und Raumfahrt interviewt. Johan Lundgren , Chief Executive Officer von easyJet, erklärt das Interesse und die Motivation seiner Fluggesellschaft an Elektroantrieben.

Wir haben mit dem Managing Director von Skyport, Duncan Walker, über die innovativen Ziele seines Unternehmens gesprochen: in Zusammenarbeit mit dem deutschen Fahrzeughersteller Volocopter ein Dronen-Infrastrukturnetz aufzubauen.

Wir haben uns auch mit Ashish Kumar, Gründer und Chief Executive Officer von Zunum Aero, darüber unterhalten, wie man ein Elektroluftfahrt-Startup gründet und skaliert.

Andreas Thellmann hat über den mehrgleisigen Einstieg von Airbus in den Elektroantrieb und Urban Air Mobility berichtet.

Um die Perspektive eines großen globalen Flughafens zu verstehen, haben wir mit Denise Pronk gesprochen, dem Leiter für Nachhaltigkeit bei der Royal Schiphol Group.

Schließlich waren wir mit Dr. Christian Lösel, Bürgermeister von Ingolstadt, über Urban Air Mobility in der Stadt im Gespräch. Ingolstadt ist Gastgeber des Audi/Airbus/Italdesign Pop.Up urbanem Lufttaxikonzepts .

Die Frage ist nicht ob, sondern wann

Der Elektroantrieb für Flugzeuge hat ein wahrhaft disruptives Potenzial. Mit der Aussicht auf verbesserte Treibstoffeffizienz, geringere Treibhausgasemissionen, reduzierte Kosten und höhere Sicherheit mit gleichzeitiger Erweiterung des Designspielraums verspricht der Elektroantrieb sowohl die Veränderung der vorherrschenden Reiseformen als auch die Einführung neuer Reisesegmente, die den meisten Reisenden bislang verwehrt blieben.

Das Ausmaß der Unternehmen und Sektoren, die von der Disruption betroffen sein könnten, wird sich immer mehr herauskristallisieren je mehr die Technologie reift. Doch die Disruption wird sich voraussichtlich nicht nur auf die Luft- und Raumfahrt beschränken. Gleichzeitig müssen die Regulierungs- und Lufttüchtigkeitsbehörden auf der ganzen Welt eine wesentliche Rolle spielen und sicherstellen, dass die Sicherheits- und Zuverlässigkeitsstandards der Luft- und Raumfahrt nicht beeinträchtigt werden, während Startups und etablierte Unternehmen sich in der aufstrebenden Industrie etablieren wollen.

Die aktuelle allgemeine Botschaft bleibt eindeutig: Das Tempo der Entwicklungen beschleunigt sich und die Landschaft entwickelt sich schnell.

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