DG Flugzeugbau GmbH / Passion, Power + Performance

DG-808E - der kompromisslose Motorsegler mit Elektroantrieb?

„Segelfliegen – das lautlose Gleiten“ – Wir alle wissen, dass das gar nicht stimmt, wenn wir mit unseren Maschinen dicht am roten Strich durch die Lüfte fegen.

Doch darüber regt sich niemand auf. Leider gibt es aber immer noch eine ständige Opposition bei vielen unserer Mitbürger, wenn wir mit einem Motor starten und dabei Fluglärm erzeugen.
Dabei ist gerade die DG-808C extrem leise und umweltfreundlich. Wenn aber aufgrund anderer lauter Flugzeuge Restriktionen erlassen werden, trifft es uns alle.
Ich wollte in Samedan im Engadin einen Fliegerurlaub machen – Fehlanzeige!
Begründung:  "Wir wollen keine Motorsegler mit Klapptriebwerk haben."
Da half keine Argumentation mit Lärmschutzzeugnis höchster Anforderung – sie wollten eben nicht.

Ebenso gibt es reine Segelfluggelände mit Windenstartberechtigung aber ohne jede Zulassung von Motorflugzeugen. Auch hier gibt es keine Chance für einen Motorsegler mit Verbrennungsmotor – wohl aber für einen solchen mit Elektromotor, wie Anfragen bei den Zulassungsbehörden ergeben haben.

Wenn man solche Tatsachen unseren Kunden zum Bsp. in den USA erzählt, schütteln sie nur verwundert den Kopf und können das überhaupt nicht verstehen. Aber das sei nur am Rande erwähnt und es hilft auch überhaupt nicht weiter, denn schließlich leben wir hier und mit unseren Behörden!

Aus diesen Überlegungen heraus entstanden für uns die Gedanken an einen Elektroflieger.
So weit ab von der Realität ist das vielleicht gar nicht, wenn man sich mal die Entwicklung im Modellflug ansieht: Als ich diesen "Sport" vor etwa 25 Jahren selbst ausgeübt habe, konnten wir über die „Kollegen von der summenden Front“ nur müde lächeln. Ihre Flugzeuge waren Balsaholz-Leichtkonstruktionen und gleichzeitig nur Umhüllungen für ein viel zu schweres Batteriepack. In der Luft zerlegten sie sich oft allein durch scharfes Abfangen.
Und heute: Schon auf der „Aero 97“ flogen in der Halle große Modell-Hubschrauber mit Elektroantrieb perfekte Kunstflugfiguren. Es war verblüffend! Und die Leistungen heutiger LiPo-Zellen (Litium-Polymer-Zellen) wurde inzwischen noch weiter gesteigert.

Unsere Überlegungen führten zu der Erkenntnis, dass es im Prinzip drei Möglichkeiten gibt, Elektroflug zu betreiben:

1. Der reine Solarantrieb für stundenlanges Fliegen, solange die Sonne scheint
2. Ein Leichtflugzeug mit einem Batterie-betriebenen Elektromotor zu vergleichsweise günstigem Preis
3. Ein Hochleistungsflugzeug ohne jeden Kompromiss mit entsprechend hoher Akku-Zuladung.

Im Einzelnen:
 

1. Der reine Solarantrieb

Ein solches Flugzeug gibt es bereits, und es hat den "Berblinger Preis 1996" gewonnen.

Icare 2Das Flugzeug "Icare 2" ist in der Lage, mit Hilfe seiner Solarzellen einen eingebauten Puffer-Akku zu laden, damit zu starten und mit etwa 2 m/sec 450 Meter Höhe zu erreichen. Dort kann es dann bei mäßiger Sonneneinstrahlung beliebig lange fliegen und bei Thermik den Motor auch abschalten, wodurch die Pufferbatterie wieder aufgeladen wird. Eine ideale Lösung?

Selbst in den Augen des "Vaters" dieser Idee, Professor R. Voit-Nitschmann von der Uni Stuttgart ist "Icare 2" kein Ansatz für ein alltagstaugliches Flugzeug sondern ein reiner Technologieträger. Es sollte festgestellt werden, ob ein solcher Flug überhaupt möglich ist, wobei weder auf die aerodynamische Auslegung noch auf die Kosten Rücksicht zu nehmen war. So ist denn ein Flugzeug in extremer Leichtbauweise herausgekommen, dessen sämtliche waagerechte Flächen mit teuren Solarzellen belegt sind zu extrem hohen Baukosten. Das Flugzeug hat eine absolute Höchstgeschwindigkeit von 120 km/h und ist schon aus dem Grunde für einen normalen Segelflieger kaum attraktiv. Gleichzeitig wiegt es bei 25 Meter Spannweite einschließlich Akku nur 270 Kilogramm.

Heute haben Solarzellen einen Wirkungsgrad von nur 16 bis 17% zu erheblichen Kosten.
Wenn die Zellen mal einen mehrfach höheren Wirkungsgrad bekommen würden und aufgrund der dann attraktiven Einsatzmöglichkeit großtechnisch gefertigt würden ....... Wer weiß, was dann alles möglich wird?

2.  Ein Leichtflugzeug der Ultraleicht-Klasse

Silent-EAuch ein solches Flugzeug gibt es inzwischen und zwar den "Elektro-Silent" - ein Ultraleicht-Segelflugzeug ausgestattet mit einem 13 KW Elektromotor. Dazu kommt ein relativ großer Zweiblattpropeller (1,92m), der gefaltet wird zum Einfahren und einen recht guten Wirkungsgrad bringt.

Die Flugleistungen eines solchen kleinen Fliegers sind nach einem Bericht von Jochen Ewald im "Fliegermagazin" recht beeindruckend. Man erwartete eben nicht, dass eine Steigleistung von 2,4 m/sec erreicht wird, und schneller stieg ein mitfliegender "normaler" Motorsegler ("Samburo") eben auch nicht.

Text SilentDer Akku reicht für einen Steigflug bis ca. 500 Meter Höhe. Dann ist allerdings eine "Heimkehrhilfe" mit Klapptriebwerk nicht mehr möglich. Anderenfalls ist natürlich auch ein Windenstart vorstellbar und danach kann man mit Hilfe des Triebwerks noch einmal ca. 500 Meter steigen, um nach Hause zu gleiten. Das wäre natürlich nur im Umkreis von höchsten 20 Kilometer um den Flugplatz möglich. Zumindest aber kann man mit der Akkuleistung im Gebirge aus unlandbarem Gebiet ins nächste Tal abgleiten, um dort eine große Außenlandewiese zu finden oder man kann zum Beispiel in Deutschland mit solch einem "Aktionsradius" zumindest einen Flugplatz erreichen. Wohl überall in Deutschland liegt in einem Radius von 20 km ein Fluggelände, so dass man eine riskante Außenlandung spart. Auch wenn der Platz "PPR" und geschlossen ist, ist er immer noch eine sehr komfortable Landewiese. Und den Weg zum nächstgelegenen Platz zeigt das GPS.

Die Technik ist sehr einfach und robust. Startprobleme mit dem Motor wird man ausschließen können. Wartungsarbeiten sind praktisch nicht notwendig. Man muss nur das speziell entwickelte Ladegerät benutzen, um die Akkus optimal zu behandeln. Ein Ladezyklus an einer normalen Steckdose dauert etwa zwei Stunden. Ein Drehstromanschluss wird ja im allgemeinen auf dem Flugplatz nicht verfügbar sein, sonst ginge es auch in 30 Minuten.

Dennoch muss man sich darüber im klaren sein, dass das Fliegen mit dem Silent ein ziemlicher Kompromiss ist. Das Gesamtgewicht von 300 KG einschließlich Pilot erlaubt eben nur sparsamste Konstruktionen.
Das Cockpit kann nur eine "aerodynamische Pilotenverkleidung" sein - von "Sicherheits-Cockpit" keine Spur.
Die Flugleistungen bei einer Spannweite von nur 12 Metern sind entsprechend - Gleitzahl etwa 31!

Dennoch - zum Herumturnen nach Feierabend möglicherweise durchaus interessant.
Ist dafür ein Preis von mehr als 50.000 Euro angemessen? Das muss der Kunde selbst entscheiden!
Immerhin findet Jochen Ewald das Konzept laut nebenstehendem Artikel durchaus interessant.

Nach etwa 4 Jahren stellte sich als Zwischenbilanz heraus, dass der Absatz des Elektro-Silent so gering war, dass sich eine Fertigung nicht rechnet. Anscheinend existiert für diese Form des Elektrofliegers kein Markt.

3. Das kompromisslose Segelflugzeug

Als Hersteller von Hochleistungs-Segelflugzeugen interessiert uns natürlich sehr die Frage, ob das Konzept eines Elektro-Segelflugzeuges auch ohne Leistungsabstriche realisierbar ist. Dazu ein paar grundsätzliche Betrachtungen:
 

Die bisherigen Überlegungen lassen schon einige Antworten zu.

ZweiblattpropellerZur technischen Machbarkeit gehört zuerst die Wahl des geeigneten Antriebssystems - insbesondere der Energiespeicher. Dazu muss man wissen, dass die Energiedichte eines Nickel-Cadmium-Akkus (NC-Akku) nur 1/200 der Dichte von Benzin entspricht, etwa 30 Wattstunden pro KG.
Im Beispiel: Die DG-808C hat ein Tankvolumen von 22 Litern Benzin - entsprechend etwa 16 KG. Die dafür benötigte Masse an NC-Akkus wäre bei gewünschter gleicher Menge von gespeicherter Energie schlicht und einfach 3.200 KG - und das natürlich unter Einhaltung des Höchstgewichts des ganzen Flugzeugs von 600 KG. Das klappt also nicht so ganz gut. Anders ausgedrückt entspricht ein Akkupack von etwa 60 KG einer Benzinmenge von 300 Gramm oder etwa 0,4 Liter. Das ist nun auch wieder nicht sehr beeindruckend!

Bleibt die Frage, ob ein anderer Akkutyp genommen werden kann. Schließlich gibt es noch Nickel-Metallhydrid, Litium-Ionen und Zink-Luft Akkus, die aber durch zu schlechtes Leistungsgewicht oder zu hohe Kosten bisher alle ausschieden.
Brennstoffzellen aus der Raumfahrt sind vielleicht in ferner Zukunft mal eine Alternative. Im Moment sind sie "unbezahlbar".

Übrigens ist bei den Akkus nicht mit einer so großen Steigerung des Wirkungsgrades in der Zukunft zu rechnen, wie das bei Solarzellen möglich erscheint.
Hier stehen physikalische Konstanten der Entwicklung im Wege.

Wenn man also normale NC-Akkus benutzt, kommt man auf einen gesamten Wirkungsgrad von Motor und Akku von etwa 60 bis 65%. Bei einem Leergewicht der DG-808 ohne Motor von etwa 260 KG bedeutet das bei 80 KG Motor + Akkus und einem normalen Pilotengewicht eine Steigleistung von etwa 2 m/sec auf theoretisch 550 Meter Gesamthöhe.

Eine "Long Range Ausführung" wäre noch vorstellbar mit einem Motor von 23 KW und so vielen Akkus, das das Maximalgewicht von 600 KG erreicht wird. Dann wäre die erreichbare Starthöhe sogar 1280 Meter, bzw. nach einem Winden- oder Schleppstart wäre eine Rückkehr über etwa 60 KM möglich.
Ein zweiter Satz geladener Batterien im Kofferraum könnte auch einen zweiten Start erlauben.

Das also ist technisch machbar.
Und nach dem Einfahren des Triebwerks haben Sie ein kompromissloses Segelflugzeug.
Mehr geht allerdings derzeitig nicht, ohne die Kosten explodieren zu lassen.

Nun zur Frage der Kosten selbst:

Ganz einfach ist festzustellen, dass ein Elektro-Motorsegler wie die DG-808E kaum billiger sein wird als die Version DG-808C. In der "Long Range Version" werden die Kosten etwa gleich sein. Das leuchtet auch ein, wenn man sich klar macht, dass schließlich das Basisflugzeug identisch ist und nur die Kosten des einen Motors gegen die des anderen samt Akku verglichen werden müssen. Schon die ganze Transmission über Propellerturm und Zahnriemen ist wieder sehr ähnlich.

Also ebenso einfach wie einleuchtend: Unter 100.000 Euro ist die DG-808E sicher nicht zu verkaufen.

Und nun zum Markt:

Wir sind sicherlich ein Unternehmen, welches den Umweltschutz ernst nimmt und entsprechende Produkte anbietet. Deshalb ist ja die DG-808C so leise. Als engagierter Flieger bin ich auch persönlich daran interessiert, lärmarm zu fliegen, um den Fluglärmgegnern keine Argumente zu liefern.

Niemand wird aber ernsthaft von uns erwarten können, dass wir ein Produkt bauen, welches wir nicht kostendeckend verkaufen können - und "kostendeckend" heißt eben auch, dass die Entwicklungskosten sich über die Stückzahl wieder einspielen müssen.
Also brauchen wir Kunden, die an einem solchen Flugzeug ernsthaft interessiert sind.

Und jetzt sind Sie gefragt:

Wie beurteilen Sie, unsere potenziellen Kunden die Chancen für ein solches Flugzeug?
Wären Sie bereit, für ein Elektroflugzeug ähnlich viel zu bezahlen wie für eine klassische DG-808C Competition?

- friedel weber -

Ein Zwischenergebnis

Es ist wohl doch so, dass angesichts der heute erreichbaren Leistung und Reichweite ein Elektro-Motorsegler mit Klapptriebwerk "keinen Markt" hätte. Wenn der Kunde die Möglichkeit nicht mehr hätte, aus mehreren Hundert Kilometer Entfernung bei nachlassender Thermik sicher nach Hause zu kommen, so verliert der teure Antrieb doch einen wesentlichen Teil seiner Berechtigung. Das ist der Grund, weshalb im Moment die Entwicklung noch nicht weiter gekommen ist.

Bei einem Besuch in einem Forschungsinstitut wird uns nun ein neuer Typ von aufladbarer Batterie angekündigt auf Basis von Lithium-Ionen. Diese Batterie hätte eine um den Faktor 3 bis 6 höhere Kapazität als ein bisheriger Nickel-Cadmium-Akku.

Und schon sieht die "Welt" wieder ganz anders aus!

Wenn diese Batterie wirklich in etwa zwei Jahren verfügbar sein sollte und das zu Preisen wie ein "normaler" NCd-Akku - ja, dann.....

Die Entwicklung ist jedenfalls noch lange nicht zuende und wird von uns sorgfältig beobachtet werden.

 - friedel weber - 1998 -


Machbarkeitsstudie für ein eigenstartfähiges (Motor-) Segelflugzeug mit Elektroantrieb

Unter diesem Titel hat der Student Christian Pump - offensichtlich inspiriert von unserem Artikel - an der Fachhochschule Hamburg, Fachbereich Fahrzeugtechnik/Flugzeugbau bei Professor Dr.-Ing. Willy Bräunling eine Diplomarbeit geschrieben.
Die Arbeit wurde von unserem Unternehmen, insbesondere von Wilhelm Dirks mit betreut.

Das Ergebnis liegt uns vor und bietet eine Fülle von Erkenntnissen zu diesem durchaus komplexen Thema. Wir geben auch gern zu, dass wir erst durch diese Arbeit auf weitere Probleme der Technologie gestoßen sind, die wir - wenn wir ein solches Flugzeug bauen wollten - wahrscheinlich gar nicht selbst bedacht hätten. Auch werden sehr detailliert die derzeit verfügbaren Energiespeicher mit ihren Eigenschaften, Vor- und Nachteilen dargestellt und Umweltaspekte berücksichtigt.

Ein paar Kernaussagen der Arbeit sollen hier mit freundlicher Genehmigung von Prof. Bräunling wie folgt zitiert werden:

Umweltaspekte

Nahezu alle Batterien und Akkus enthalten umweltgefährliche Stoffe. Die Bedeutung dieser Stoffe für die Umwelt ist jedoch sehr unterschiedlich. Als besonders umweltgefährdend gelten Batteriesysteme, die die Schwermetalle Quecksilber, Cadmium und Blei enthalten. Aus diesem Grund müssen diese Stoffe, sofern sie in den Batterien enthalten sind, nach der Batterieverordnung auf den Batterien deklariert werden. Aber auch Nickel, Zink und Lithium sowie deren Verbindungen sind umweltgefährdend und dürfen deshalb nicht mehr in den Hausmüll geworfen werden.

Die Entsorgung verbrauchter Zellen ist im allgemeinen bereits seit einigen Jahren geregelt. Allgemein gilt, dass Batterien, welche bei gewerblichen oder wirtschaftlichen Unternehmen anfallen, als besonders überwachungsbedürftiger Abfall (Sondermüll) im Rahmen der abfallrechtlichen Vorschriften zu entsorgen ist. Batteriehersteller haben sich hierfür in einer freiwilligen Vereinbarung mit dem Bundesumweltministerium bereit erklärt, verbrauchte Akkus (primär Ni/Cd-Batterien) zurückzunehmen und dem Recycling zuzuführen. Dieses zur Entsorgung von Altbatterien geschaffene System erfasst jedoch nur ein Viertel bis ein Drittel aller in Frage kommenden Energiespeicher. Der Rest landet auf dem Hausmüll. 67 Prozent der Nickel- und 85 Prozent der Cadmium-Belastung des Hausmülls stammt aus Batterien und Akkus.

Vom 1. Oktober 1998 an sind Hersteller und Importeure verpflichtet, ihre Produkte nach dem Gebrauch zurückzunehmen. Das schreibt seit dem die Batterieverordnung vor, mit der eine EU-Richtlinie in deutsches Recht umgesetzt wurde. Der Handel muss auf diese Rücknahme-, bzw. Rückgabepflicht hinweisen und die Altbatterien kostenlos zurücknehmen und über die Hersteller einer Wiederverwertung zuführen. Die Hersteller von Geräten sind verpflichtet, die Batterien und Akkus so einzubauen, dass sie mühelos erneuert, bzw. entfernt werden können.

Das Recyceln von Altbatterien steckt heute nach wie vor in den Kinderschuhen, obwohl es Verfahren zur Rückgewinnung der enthaltenen Rohstoffe gibt. Die 1995 gegründete "Accurec Recycling GmbH" in Mülheim an der Ruhr betreibt beispielsweise eine weltweit einzigartige Anlage, in der Batterien emissionsfrei recycelt werden.
Die Firma arbeitet mit dem sog. Vakuum-Thermischen Recycling, wobei die Bestandteile durch Destillation (Verdampfung und Kondensation) getrennt werden. Das Unternehmen recycelt sowohl verbrauchte Ni/Cd-Zellen aus Industrie und Haushalt, als auch Abfälle, welche bei der Batterieproduktion anfallen, wie Nickel-oder cadmiumhaltige Produktionsabfälle.

Im Anschluss an das Recycling liefert Accurec Sekundärcadmium an die Batterieindustrie, wo es wieder für die Akkuherstellung verwendet wird und Ferronickel an die Stahlindustrie.
Zusätzlich zu Ni/Cd-Batterien werden durch die Firma auch Lithium- und Ni/MH-Akkus recycelt.

Die Energiebilanz von wiederaufladbaren Batterien zeigt eine mehrfach höhere notwendige Energiemenge während der Herstellung, als diese später in der Lage sind wieder abzugeben. Bei Ni/Cd-Akkus liegt das Verhältnis zwischen der während der Herstellung eingesetzten Energie und der von der Zelle abgebbaren Energie zwischen acht und 100, abhängig von der erreichten Zyklenzahl. Bei nichtaufladbaren Batterien ist dieses Verhältnis noch schlechter. Aus diesem Grund gelten Batterien als eine der teuersten Energieformen.

Der umweltfreundliche Gedanke eines akkugespeisten Antriebssystems wird durch diese Tatsachen relativiert, wobei für eine genaue Aussage darüber, ob ein solcher Antrieb im Vergleich zum Verbrennungsmotor umweltfreundlicher ist oder nicht, weiteren Untersuchungen bedarf.

Nach diesen Umweltbetrachtungen untersucht Christian Pump alle möglichen weiteren Aspekte des Problems "Elektroflieger" und kommt zu dem Schluss:

Zusammenfassung und Fazit:

Der Einsatz eines elektrischen Antriebs für ein eigenstartfähiges Segelflugzeug der 18m-Klasse ist technisch möglich aber aufwändig.

Diese Antriebsversion ist anfangs denkbar für technische Individualisten, die weder durch einen hohen Aufwand, noch von relativ schwachen Flugleistungen abgeschreckt werden. Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde der wirtschaftliche Aspekt dieses Projekts (Kosten für Entwicklung und Betrieb, Preise von Einzelkomponenten, usw.) nicht betrachtet, es kann aber davon ausgegangen werden, dass der Preis höher liegen wird als der eines konventionellen Motorseglers.

Trotzdem sollte ein solches Flugzeug gebaut werden. Das Angebot würde andere Hersteller ermutigen, ebenfalls ähnliche Entwicklungen zu realisieren. Dadurch könnte eine Kettenreaktion ausgelöst werden, zu dessen Folgen niedrigere Preise und Entwicklungen hin zu höheren Leistungen gehören würden. Der Segelflug könnte so Vorreiter der Allgemeinen Luftfahrt im Bezug auf Umweltfreundlichkeit und alternative Antriebssysteme werden. Dies könnte auch die Akzeptanz der Allgemeinheit für den (Motor-) Segelflug vergrößern.

Auf mittlere Sicht hat ein mit Brennstoffzellen arbeitender Antrieb die größeren Chancen, da in diesem Bereich mit einer Steigerung der gravimetrischen Energiedichte in den nächsten Jahren gerechnet werden kann. Im Bereich der Akkumulatoren ist nach Meinung von Herstellerfirmen hingegen mit keinen großen Leistungssteigerungen in der nächsten Zeit zu rechnen. Vor allem nicht im Bereich der hochstromentladefähigen Akkus. Die Entwicklungen konzentrieren sich eher auf Systeme, welche über lange Zeit vergleichsweise schwache Ströme liefern können. Diese Entwicklung zielt primar auf den Mobiltelefon- und Laptop-Markt.

Folgende Ergebnisse kann ich aufgrund der gemachten Untersuchungen formulieren:

Aufgrund der Forderung nach Wiederverwendung des Energiespeichers werden Sekundär-Batteriezellen gewählt.

Das Flugzeug sollte mit einem Anschluss für ein Ladegerät versehen werden, damit die Batterie-Stränge nicht nach jedem Flug ausgebaut werden müssen.

Hinsichtlich der Ladeverfahren sollten vorherige Versuche durchgeführt und Gespräche mit Herstellerfirmen geführt werden, um das optimale Ladeverfahren des jeweiligen Akkusystems zu bestimmen.

Die zahlreichen Vorteile und Nachteile, welche in vorigen Kapiteln aufgelistet sind und die anschließenden Leistungsrechnungen mit verschiedenen Zellsystemen, lassen die Wahl auf Nickel/Cadmium-Zellen fallen, trotz der im Laufe der Untersuchung ebenfalls aufgezeigten Nachteile, wie z.B. die geringe Energiedichte. Die Verfügbarkeit, der Preis und die vergleichsweise Anwenderfreundlichkeit der Zellen sind bei der Entscheidung massgebend. Die Sanyo N-1900 hat sich als die beste Alternative gezeigt, diese ist hochstromentladbar und schnellladefähig. Bei Verwendung dieser Zelle bleibt die Antriebsmasse von allen untersuchten Ni/Cd-Zellen am geringsten. Die mit dieser Zelle nicht durchführbaren Schwebeflugleistungsrechnungen können im Versuch nachgeholt werden. Ausgehend von den Ergebnissen der Rechnungen mit den anderen Zellen stellt diese Verwendung aber keine sinnvolle Anwendung dar. Die erreichbaren Motorlaufzeiten und die gleichzeitig möglichen Geschwindigkeiten sind für eine praktische Verwendung zu gering.

Als Alternative zum Eigenstart ist ein im Anschluss an einen Winden- oder Flugzeugschleppstart folgender motorisierter Steigflug auf eine größere Höhe denkbar.

Da die Zellleistungen durch die Herstellung nicht konstant, sondern sehr gestreut sind, ist eine Selektion der Zellen vor ihrer Verwendung notwendig. Dadurch können leistungsschwache Zellen aussortiert werden.

Zur Gewichtsreduzierung sollten Aluminiumkabel benutzt werden.

Um die Überhitzung der Zellen zu verhindern und um somit auch die Lebenszeit zu verlängern, ist eine Kühlung der Zellen notwendig. Eine optimale Kühlung wird durch Anblasen der Pole erreicht. Hieraus resultiert eine Verbindung der Zellen über Kupferlötfahnen und eine Unterbringung der Zellen im Rumpf in einer offenen Halterung aus Holz, bzw. Faserverbundstoffen. Die DG-800 ist mit NACA-Kühlluftöffnungen auszurüsten . Sollten dadurch die Segelflugleistungen in einer nicht akzeptablen Größenordnung verschlechtert werden, so sind Kühlluftklappen vorzusehen.

Im Rahmen von Erprobungsflügen ist eine ausreichende Trimmung während des Steigflugs nachzuweisen, eventuell muss das Höhensteuer dem kopflastigen Moment angepasst werden.

Durch die zu erwartenden Abmessungen des Propellers ist ein Faltmechanismus zu konstruieren, damit der Propeller in den Rumpf eingefahren werden kann.

Ein wichtiges Ergebnis der Untersuchung ist, dass eine Auslegung auf eine hohe Abflugmasse (525 kg), trotz Einschränkungen beim Startlauf und Steigflug, sinnvoller ist als eine Auslegung mit vorheriger Einschränkung der Abflugmasse. Die leichtere Version reagiert auf Massenänderung viel sensibler und es ist so gut wie unmöglich, Massengrenzen einzuhalten, bzw. notwendige Zusatzmassen ohne Leistungseinbußen zu verkraften. Beispielsweise kann die Masse des Motorturms und des Propellereinfahr-, bzw. Faltmechanismußes nur geschätzt werden.
Es sollte daher die Variante mit einem MTOW von 525 kg bei 100 kg Zuladung (Pilotenmasse) und 18,5 KW Motorleistung realisiert werden.

Dem Piloten müssen zur sicheren Flugdurchführung entsprechende Überwachungsinstrumente zur Verfügung gestellt werden.

Zum Abschluss untersucht Christian Pump noch die Schwebeflugleistungen - also die Möglichkeit, einen Elektroantrieb als Heimkehrhilfe zu verwenden - und zeigt einen möglichen Ausblick in die Zukunft:

Fazit:

Die Nutzung eines elektrischen Antriebs zum Überbrücken größerer Strecken im Horizontalflug ist bei reiner Akku-Speicherung nicht sinnvoll, da die erreichbaren Motorlaufzeiten zu gering sind. Gleichzeitig sind die erreichbaren Geschwindigkeiten zum Überbrücken großer Strecken zu langsam. Wird die Geschwindigkeit gesteigert geht das wiederum auf Kosten der Laufzeit.

Der Einsatz eines elektrischen Antriebs für den Eigenstart eines Flugzeugs ist sinnvoller, da die Akkus optimaler ausgenutzt werden können, d.h. kurzzeitige Belastung mit hohen Strömen. Wie bereits erwähnt, ist ein Streckenflug im "Sägezahnstil" mit einem Elektroantrieb nicht praktikabel, da die Kapazitäten für wiederholte Steigflüge nicht ausreichend sind. Die Alternative ist hierbei ein Solarantriebssystem mit Pufferakkuspeicherung, wodurch die möglichen Motorlaufzeiten vergrößert werden können, da es dem Piloten die Möglichkeit verschafft, während des Segelfluges die Akkus wieder aufzuladen. Eine solches Antriebssystem würde aber die Neukonstruktion des gesamten Flugzeugs nach sich ziehen.

Notwendige weitergehende Untersuchungen:

Folgende Themen sollten durch weitergehende Untersuchungen, eventuell auch im Rahmen von Diplomarbeiten, durchgeführt werden:
Stoff-Flussanalyse (Ökobilanz) von Batteriesystemen
Wirtschaftlichkeitsuntersuchung
Elektronische Motorregelung und -überwachung
Cockpit-lnstrumentierung mit entsprechend klarer Darstellung für den Piloten
Untersuchung der Verwendung von Brennstoffzellen auf Methanol-Basis

Zukunftsaussichten:

Eine mögliche Alternative zu Sekundär-Batteriezellen besteht in der Verwendung von Brennstoffzellen als Energiespeicher bzw. Energieumwandler. Brennstoffzellen vereinigen kontrolliert Wasserstoff und Sauerstoff. Es entsteht Wasser und elektrische Energie. Vorteile sind ein hoher Wirkungsgrad und Schadstoff-Freiheit. Eine Brennstoffzelle des "Space Shuttle" erreicht beispielsweise eine Leistung von 6 KW bei einer Masse von ca. 90 kg. Die Firma "DaimlerChrysler" entwickelt zur Zeit eine mit Methanol arbeitende Brennstoffzelle für die A-Klasse im Rahmen des Forschungsprojekts NECAR 111 (New Electric Car). Das Fahrzeug wird mit Methanol betankt und wandelt diesen nach dem Prinzip der Wasserstoffreformierung in Wasserstoff um. Es kann somit auf einen Wasserstofftank verzichtet werden, was die Masse reduziert. Ein weiterer Vorteil ist die Verbesserung der Alltagstauglichkeit, da Methanol keine besonderen Sicherheitsmassnahmen erfordert und genau wie Benzin getankt werden kann. Dieses Antriebssystem ist nahezu emissionsfrei, es entstehen keinerlei Stickoxide und aufgrund des hohen erreichten Wirkungsgrads der Brennstoffzellen liegen die CO2-Emissionen unterhalb derer eines vergleichbaren Dieselmotors.
Dieser Antrieb wäre auch für einen Einsatz in Flugzeugen denkbar.  

Antares

Es ist sicher nachvollziehbar, dass wir aufgrund der obigen Erkenntnisse beschlossen hatten, die Entwicklung nicht weiter voran zu treiben. Warum sollen wir schließlich einem Kunden ein Produkt mit schlechteren Leistungen als denen der DG-808C zu einem ähnlichen oder deutlich höheren Preis anbieten? Wer sollte das kaufen?

Modifizierte DG-800 mit Elektroantrieb
Axel Langes modifizierte DG-800 mit Antares Triebwerk

 

Auf dem Segelflugsymposium 1999 in Braunschweig wurde nun das neue Projekt "Antares" vorgestellt von Axel Lange aus Zweibrücken. Herr Lange hat jahrelang bei Glaser-Dirks als Entwicklungsingenieur unter Wilhelm Dirks an der DG-800 gearbeitet und besitzt auch ein solches Flugzeug als Erprobungsträger für einen Antrieb, den man sicher im Sinne der Überschrift dieses Artikels als "kompromisslos" bezeichnen darf. (Ist das nun die DG-800E? )
Herr Lange will den Antrieb später in ein ganz neu entwickeltes Flugzeug mit 20 Meter Spannweite (auch 18 m sind möglich) einsetzen. Das System soll ab 2001 verfügbar sein mit einer geplanten Stückzahl von 30 Flugzeugen pro Jahr.

Ein paar Informationen zu diesem interessanten Projekt:

Ein neu entwickelter Spezialmotor leistet in der Startphase unglaubliche 40 KW und kommt somit auf ähnliche Beschleunigungswerte wie unser Motorsegler. Im Steigflug nimmt die Leistung dann zwar schnell ab, aber mit durchschnittlich 2,9 m/sec ist sie immer noch ausreichend. Die Gipfelhöhe beträgt etwa 1.600 Meter.

Zweifellos stellt das eine beeindruckende Steigerung der Leistungsfähigkeit des Elektro-Antriebs dar, die allerdings mit wahrhaft kompromisslosem Aufwand erreicht wird:

Notwendig ist bei der hohen Leistung eine Batteriespannung von 266 Volt! Der Motor selbst ist phantastisch einfach gebaut und nahezu wartungsfrei - allerdings mit etwa 40 KG sehr schwer. Darum herum aber ist eine komplexe Technik notwendig. So müssen die Batterien im Flügel gekühlt werden über große Kühlluftkanäle in der Flügelnase und eine Turbine im Rumpf. Ein komplettes Hydrauliksystem wird benötigt für die Steuerung des Antriebs, der Motorklappen und des Fahrwerks. Und der ganze Batteriesatz muss über ein Elektroniksystem ständig überwacht werden, um schadhafte Zellen während des Fluges aufzuspüren und zu überbrücken.
Schließlich muss der Propeller von 2 Meter Durchmesser zwei Gelenke haben, um im Motorraum Platz zu finden. Auch diese sind tendenziell störanfällig.

Es wird noch viel Entwicklungsaufwand und Breitenerprobung erfordern, bis ein solches System die Zuverlässigkeit heutiger Motorsegler erreicht und serienreif ist! Und man sieht, dass in der Praxis noch viel mehr Aufwand getrieben werden muss, als es bei einer ersten Projektstudie vorhersehbar war.

Da die Akkus fest im Flügel eingebaut sind, ist das Aufrüsten nur mit einer zusätzlich entwickelten Aufrüsthilfe möglich. Herr Lange machte leider keine Angaben zum Gewicht der Flügel, aber es muss schon erheblich hoch sein! Das Leergewicht des Flugzeug liegt jedenfalls über 400 KG, so dass Wettbewerbsfliegen nur eingeschränkt möglich sein wird - zumindest bei schwachen Wetterlagen! (Zum Vergleich: Eine DG-808C wiegt etwa 335 KG)

Die Steigleistung auf 1.600 Meter ist zum Fliegen im Flachland im allgemeinen sicher ausreichend. Dagegen ist ein solcher Antrieb im Hochgebirge zum Einstieg in die Welle oder zur Heimkehr über einen hohen Pass sicher mehr als "Spielerei" zu bezeichnen. Ein zweiter Start ist nur nach 8 Std. Ladedauer möglich, Schnellladen dauert 2,5 Std., setzt aber einen Drehstromanschluss voraus. Ein echtes Schnellladen (weniger als eine Stunde) lassen die verwendeten NiMH-Akkus nicht zu.
Und Wandersegelflug geht natürlich mangels Ladegerät ebenfalls nicht.  

Zur Info:
Die gesamte elektrische Energie in den Akkus entspricht etwa der von 2 Litern Kraftstoff. Wer würde einen Motorsegler kaufen mit einem Tank von 2 Liter Inhalt, den man obendrein nur sehr langsam befüllen kann? Der Tank einer DG-808C fasst 22 Ltr.
In dem Zusammenhang wird oft der Vorschlag gemacht, Brennstoffzellen einzusetzen. Diese können u. U. wirklich mal der Antrieb der Zukunft sein, aber heute sind sie noch "unbezahlbar". Man spricht von etwa 50.000 Euro/KW Leistung. 
Wir werden die Entwicklung selbstverständlich weiter beobachten. Im Moment lässt die Technik mit Akkus leider eine akzeptable Leistung noch nicht zu.

Es bleibt als Vorteil das Lärmargument. Es muss wunderbar sein, im Kraftflug nur ein Summen zu hören, aber reicht das aus, die anderen Nachteile zu überspielen?
Das kann nur der Markt, das können nur Sie entscheiden!

Wir wünschen jedenfalls Axel Lange von Herzen Erfolg bei seiner Neuentwicklung.
Der ganzen Branche des Deutschen Segelflugzeugbaus können neue Ideen und Innovationen nur nutzen und ohne Visionäre gibt es auch keinen Fortschritt!

Nov. 1999

Noch einmal eine Stellungnahme:

Zu meiner Überraschung hat wie kaum ein anderer Bericht bisher diese kurze Stellungnahme zum Antares-Projekt sehr stark polarisierende Zuschriften gebracht. Da gibt es deutliche Zustimmungen ebenso wie Ablehnungen bis hin zum Vorwurf der Arroganz. Ich habe mich erschrocken gefragt, was hier los ist, als ein amerikanischer Pilot vielleicht den Nagel auf den Kopf traf indem er sinngemäß schrieb:

Das lautlose Fliegen mit Motor ist ein uralter Traum aller Segelflieger. 
Es schmerzt, wenn einem jemand erklärt, 
dass es auf absehbare Zeit wahrscheinlich ein Traum bleiben wird.

Dennoch hat mich solche Kritik berührt, denn es ist überhaupt nicht in meiner Absicht, irgendwelche hoffnungsvollen Entwicklungen tot zu schreiben, neue Konkurrenten im Vorfeld abzuwürgen oder Ihnen meine subjektive Meinung aufzuzwingen.
Im Gegenteil träume auch ich diesen Traum vom lautlosen Fliegen und würde ihn gern verwirklicht sehen. Sie waren wahrscheinlich bei der Präsentation des Antares in Braunschweig nicht dabei. Was uns - immerhin einem Fachpublikum - dort geboten wurde, war schon etwas stark. Da wurden alle etablierten Hersteller praktisch als Schlafmützen hingestellt, denen ein junger, dynamischer Konstrukteur jetzt zeigen wird, wo es in Zukunft lang geht. Das hat mich dann veranlasst, nur ein paar Fakten nicht in Vergessenheit geraten zu lassen. Herr Lange erklärte, dass der Antares zwar den Nachteil des höheren Gewichtes habe - aber immer noch leichter sei als Ventus oder ASH 26. Sonst habe er nur Vorteile!
 


Nicht erwähnt wurde, dass beim Vergleich der Flächenbelastungen er die anderen Flugzeuge voll mit Wasserballast mit einem "leeren" Antares verglich, dass eine Aufrüsthilfe zusätzlich Geld kostet, dass ein mitnehmbares Ladegerät das Flugzeug noch schwerer macht usw. usw.
Und es wurde so getan, als würde der Antares schon fliegen. Dass es sich in Wahrheit um eine ursprüngliche DG-800 handelte, "vergaß" er wohl zu erwähnen. Und da meinte ich, ein paar Fakten erwähnen zu sollen. That`s all! Ist das arrogant? Ich sage es noch einmal:

Ohne Pioniere gingen wir womöglich heute noch zu Fuß.
Insoweit wünsche ich dem Antares-Projekt wirklich Erfolg.


Sehr geehrter Herr Weber,

ich bin froh, dass ich nicht der einzige Spinner in der Segelfliegergemeinde bin.
Bitte werden Sie nicht boese ueber die Einschaetzung "Spinner". Selbst bin ich Schweizer mit einer Schweizer Lizenz. Dies erwaehne ich nur, damit man mein großes Verstaendnis fuer Laermprobleme und die zugehoerigen administrativen Einschraenkungen kennt. In der Zwischenzeit habe ich auch die grenzenlose Freiheit außerhalb Europas kennengelernt.
Das bringt mich zur Einsicht, dass wir das folgende Probleme zuerst loesen muessen - zusammenleben der Segelflieger mit jeder Art von Naturschuetzern.
Mit dieser Bereitschaft liegt es auf der Hand, dass der motorisierte Segelflug eine Chance hat in ueberbesiedelten Regionen wie zb. die Schweiz uerleben kann.

Die Entwicklung kann da nicht gestoppt werden und ich habe neuere Flugzeuge (z. Bsp. DG-500) mit Verbrennungsmotoren gesehen (fast nicht mehr gehoert), welche Hoffnung geben. Ich wuenscht mir, dass es leichtere Bauelemente gaebe als Elektromotoren mit ca. 40kW und den noetigen Energiespeichern fuer eine anstaendige Performance. Es ist leider noch nicht soweit und deshalb ist es wichtig, neue Wege zu suchen.

Fuer meinen Teil (nicht zuletzt weil ich z.Z. in einem nichtsegelfliegendem Land bin (in Venezuela)) trage ich mich mit dem Gedanken, mit einem Flugzeug (z. Bsp P-SWift) Fluege im Gebirge und ueber Land zu erforschen um ein Pflichtenheft zu erstellen fuer diese Art zu fliegen.

Ich freue mich auf diese Erforschungen und hoffe in einem spaeteren Zeitpunkt konkretere Daten und Loesungsansaetze zu liefern.

Mit besten Gruessen,

Fritz Stingelin
Valencia / Venezuela

Brennstoffzellen als Alternative zu Batterien?

Nicht nur aus Raumstationen kennt man heute die Verwendung von Brennstoffzellen als Lieferant von elektrischer Energie.
Auch die Automobilindustrie forscht inzwischen massiv mit erheblichen finanziellen Mitteln auf diesem Sektor.

"Die Brennstoffzellen-Technologie ist das vielversprechendste alternative Antriebskonzept für die Zukunft", heißt es richtungsweisend aus dem Hause DaimlerChrysler.

Gleichzeitig ist es bei den Autoherstellern um Batterie-betriebene Fahrzeuge erstaunlich ruhig geworden. Aus der kalifornischen Entwicklungsabteilung eines ganz großen Automobil-Herstellers hörte ich von kompetenter Stelle, dass man hier keine Zukunft mehr sehe und derzeit die Forschungen dafür eingestellt habe. Auch von anderen Automobil-Herstellern kommt die definitive Aussage, dass man einem Batterie-betriebenen "Null-Emmissions-Auto" keine Chnace mehr gibt, da die Gesamt-Energiebilanz zu schlecht sei.

Wie sieht es also aktuell mit der Möglichkeit aus, Brennstoffzellen für Segelflugzeuge einzusetzen?

Für eine solche Technik braucht man viererlei:


Die Brennstoffzelle ist nach wie vor das schwierigste und kostspieligste Bauteil. Die derzeitige Entwicklung lässt Kosten von etwa 1.000 US$ pro Kilowatt möglich erscheinen. Angestrebt werden zwar Kosten von etwa 100 US$/KW in der Großserie, doch fehlt es dazu derzeit noch an allem. Es ist sogar fraglich, ob diese Kosten überhaupt je realisiert werden können angesichts der Tatsache, dass eine Brennstoffzelle z. Bsp. erhebliche Mengen an Platin benötigt, welches auf dem Weltmarkt einfach nicht zu einem günstigen Preis zur Verfügung steht.

Allein die passende Brennstoffzelle für die geforderten 40 KW an elektrischer Leistung würde also derzeit noch etwa 400.000 Euro kosten, und ob das jemals erheblich weiter fällt, vermag niemand zu sagen.

Eine Brennstoffzelle ist obendrein dazu prädestiniert, einen relativ geringen Strom über eine längere Zeit zu liefern. Wir benötigen genau das Gegenteil nämlich kurzzeitig eine hohe Startleistung. Deshalb müsste eine Hochleistungs-Pufferbatterie zwischengeschaltet werden, damit man mit einer Zellenleistung von "nur" ca. 10KW auskäme. Aber was passiert, wenn man nach dem Start gleich einen "Absaufer" hat und neue Energie benötigt, bevor sich die Batterien wieder aufgeladen haben???

Dazu käme noch der Tank mit Methanol, der Elektroantrieb und die ganze Entwicklung. Dass die komplette Einheit auf derzeit etwa 500 KG Gewicht geschätzt wird, ist ein weiteres Problem.

Brennstoffzellen werden noch lange Zeit nur für Extrem-Einsätze zum Zuge kommen und sich erst dann durchsetzen, wenn die Automobil-Industrie in großem Maße die Produktion aufnimmt.

Auch dieser Ansatz bleibt leider im Moment ein schöner Traum - Schade!

- friedel weber - Frühjahr 2002 -

Betreff:        Brennstoffzelle
    Von:        "Matthias Lederer"
 

Sehr geehrter Herr Weber,

ich lese immer sehr aufmerksam Ihre Webpage. Ein großes Lob für die interessanten Beiträge. Durch die auch manchmal etwas provokanten Äußerungen ist
meines Erachtens die Sicherheitsdiskussion im Segelflug auf dem richtigen Weg.

Mir ist bei dem Beitrag über die Brennstoffzelle etwas aufgefallen.
Sie schreiben in Ihrem Bericht:

"Dazu käme noch der Tank mit Methanol, der Elektroantrieb und die ganze Entwicklung. Dass die komplette Einheit auf derzeit etwa 500 KG Gewicht geschätzt wird, ist ein weiteres Problem."

In meinen Augen macht der Einsatz einer Methanol-Brennstoffzelle in einem Segelflugzeug keinen rechten Sinn.
Damit würden die Emissionsvorteile der Brennstoffzelle teilweise wieder verspielt, weil bei der Methanol-Brennstoffzelle CO2-Emissionen anfallen.
Einziger Vorteil wären die geringeren Lärmemissionen.
Die Verbesserung im Handling aufgrund des Methanols muss mit einer komplexen Verfahrenstechnik zur Reformierung von Methanol in Wasserstoff erkauft werden.
In meinen Augen ist die Brennstoffzelle nur in Verbindung mit reinem Wasserstoff konsequent.
Aber dann ja mit den bekannten Schwierigkeiten:

Fazit:
Die Brennstoffzelle mag im Bereich geringer Leistungen (Handy, Laptop) in Zukunft Anwendung finden und auch für stationäre Systeme mit großen Leistungen (Kraftwerke, etc.) interessant sein, aber bei mobilen Anwendungen, die eine relativ hohe Leistungsdichte erfordern (Flugzeuge, Fahrzeuge) ist die Serienanwendung in weiter Ferne...

Matthias Lederer

Antwort:

Nun, in der Autoindustrie wird angeblich heftig an einer Brennstoffzelle auf Wasserstoffbasis gearbeitet. Wegen der genannten Schwierigkeiten scheidet die im Segelflugzeug aus. Die Zelle auf Methanol-Basis hat die genannten anderen Nachteile.

Aber eine Entwicklung des "Null-Emissions-Autos" auf Batteriebasis wird eben auch nicht weiter verfolgt, weil dessen gesamte Energiebilanz (Stromerzeugung, Weiterleitung, Batterieladung, Batterieentladung, Elektromotor) viel schlechter ist als bei einem Verbrennungsmotor.
Schade!

Liefersituation bei Lithium-Ionen Zellen

Seit einigen Jahren ist ein neuer Zellentyp verfügbar - die Lithium-Ionen Zelle und seit Neuestem die Lithium-Polymer Zelle, die gegenüber der bisher ins Auge gefassten Nickel-Metall-Hydrid Batterie eine noch höhere Kapazität bietet. Damit scheinen Steigleistungen bis auf 3.000 m theoretisch möglich.

Ähnliche Zellen werden schon länger von Modell-Segelfliegern eingesetzt, die allerdings die böse Erfahrung machen mussten, dass die Zellen sehr empfindlich auf nicht absolut optimale Ladeverhältnisse reagieren und dadurch recht schnell defekt werden bzw. ihre hohe Kapazität verlieren. Hier liegt zumindest ein Risiko, denn beim Überladen wie auch beim Tief-Entladen werden die Zellen sofort zerstört.

Vor allem scheint uns der hohe Preis derzeit noch abschreckend zu sein.
Für einen guten Wirkungsgrad mit geringen Leitungsverlusten ist eine Spannung von 266 Volt sicher richtig gewählt. Eine Lithium-Ionen Batterie liefert 3,7 Volt pro Zelle, so dass 72 Zellen in Reihe geschaltet werden müssen. Die Lithium-Ionen Zellen in der benötigten Leistung liefert weltweit derzeit nur eine einzige Firma aus Frankreich und aus zwei unabhängigen Quellen wurde uns für die Zelle von 40 Ah Kapazität ein Preis von 220 bzw. 210 Euro pro Stück genannt. Das entspräche also einem Systempreis von 15.000 Euro pro Flugzeug. Selbst wenn man bei größerem Bezug noch einen gewissen Preisnachlass bekäme, scheint uns ein solches System derzeit nicht verkaufbar zu sein.

Das ist wirklich schade, denn wir hatten auch schon mit dem Gedanken an einen Elektromotor gespielt. Wir waren deshalb bei verschiedenen Experten und hörten, dass wahrscheinlich in 5 Jahren - also ab 2008 - die Zellenpreise auf etwa 140 Euro pro Stück fallen werden, aber auch das würde noch ein Kostenfaktor von etwa 10.000 Euro sein.
Warten wir es mal ab!

November 2002

Ein Preis von 10.000 Euro für das ins Auge gefasste Batterie-Pack scheint mit Lithium-Polymer Technologie - wie sie in fast allen Handys stecken - inzwischen möglich. Dieser modernere Batterietyp als die Lithium-Ionen Zelle hat zusätzlich den Vorteil etwas geringeren Gewichtes bei gleicher Kapazität und steht vor allem nicht unter Druck. Er benötigt also keinen Stahlbecher als Mantel, wodurch sich die Gewichtsersparnis ergibt. Auch lässt sich die Batterie aufgrund ihrer eckigen Form im Flugzeug besser unterbringen.

Das scheint also schon wieder ein technischer Fortschritt gegenüber der Li-Ionen Batterie zu sein und wir beobachten die Entwicklung ständig. Im Moment sind wir zwar noch der Auffassung, dass die Nachteile eines Antriebs mit dieser Technologie gegenüber dem Verbrennungsmotor so gravierend sind, dass sich eine Entwicklung nicht lohnt - zumindest nicht, solange der Preis des Flugzeugs deutlich über dem mit einem Verbrennungsmotor liegen müsste.

Aber Sie sehen schon, dass die Entwicklung ständig weiter geht - und irgendwann ist es sicher soweit, dass ein solches Flugzeug Sinn macht. Vielleicht dauert es ja gar nicht mehr lange !?

- friedel weber - juli 2004 -

 

Zur Frage der Lebensdauer der Batterien

Im Rahmen unserer eigenen "Machbarkeitsstudie" stoßen wir auf ein weiteres Problem, welches bisher in der Diskussion kaum erwähnt wurde: die Lebensdauer des Batteriepack und damit die Lebensdauer des ganzen Systems.

Bekanntlich hält ein Auto-Akku etwa zwei bis vier Jahre und wird dann problemlos ausgetauscht. Eine Lithium-Batterie hat hier deutlich bessere Werte, aber sie ist auch sehr empfindlich gegen falsche Behandlung. Gut gewartet hält eine solche Batterie sicher 8 Jahre, vielleicht auch 10. Aber was heißt das schon?

Zum Einen braucht es sehr viel Sorgfalt, die Batterie nicht falsch zu behandeln. Tief-Entladungen, also die Ausnutzung aller Reserven, schaden der Lebensdauer enorm. Sie merken das selbst bei den Handys. Auch sie haben Lithium-Batterien und oft sind diese schon nach zwei Jahren kaputt oder zumindest deutlich in der Kapazität geschmälert. Mit Handys geht man ja auch nicht sonderlich sorgsam um!

Den teuren Batteriesatz in einem Flugzeug müssen Sie dagegen viel sorgfältiger behandeln. Das bedeutet u.a., dass Sie eine teil-entladene Batterie erst weiter entladen müssen, bevor Sie sie neu laden dürfen. Wenn Sie also bei einem kurzen Start bemerken, dass die Thermik noch nicht eingesetzt hat, dürfen Sie bis zum erneuten Start die Batterie nicht ans Ladegerät hängen. Sie müssten sie erst am Boden deutlich entladen, um sie dann neu zu laden. Das dauert alles sehr lange.

Auch müssen Sie beim Motorlauf gewarnt werden, wenn die Kapazität auf unter ca. 20% abgesunken ist. Wenn Sie dann vor einem Pass oder zur Vermeidung einer Außenlandung noch die letzten Meter an Höhe brauchen und sich entschließen, den Motor dennoch weiter laufen zu lassen, geht das massiv auf Kosten der Lebensdauer der Batterien.

Natürlich müssen Sie sich diese Verhaltensregeln nicht unbedingt beachten - dann geht die Lebensdauer nur viel schneller in die Knie.

Zum Zweiten und noch entscheidender für unser Projekt war jedoch die Frage der Verfügbarkeit der Zellen. Es gibt wohl inzwischen einen zweiten Hersteller in Korea und die Preise sind etwas gefallen. Ein Flugzeug hat jedoch solch eine lange Lebensdauer, dass Sie mit einem einzigen Batteriepack niemals auskommen. Bedenken Sie bitte, dass alle DG-400 aus den achtziger Jahren heute noch fliegen - soweit sie keinen Unfall hatten. Noch nie hat jemand eine DG-400 ausgemustert, weil sie "zu alt" geworden wäre und hätte verschrottet werden müssen. Man verkauft sie eben und kauft sich eine moderne DG-808C. Gleiches gilt für alle anderen Muster mit Klapptriebwerk aller Hersteller.

Obwohl der damals verwendete Rotax-Motor schon lange nicht mehr gebaut wird, hat es noch keine nennenswerten Probleme in der Ersatzteilversorgung gegeben. Zum Teil über den Hersteller, zum Teil durch Reparaturen hat man noch jedes Triebwerk am Leben halten können und das wird auch noch viele Jahre so bleiben.

Ganz anders wäre die Situation bei den Batterien:
Hätten wir in den achtziger Jahren einen Elektroflieger heraus gebracht, gäbe es die damals verwendete Batterie mit den entsprechenden Abmessungen heute sicher nicht mehr.
Und dann?
Was macht man dann mit einem solch schönen Flugzeug?

Ein neues Segelflugzeug mit Hilfsmotor hat sicher eine Lebensdauer von 30 Jahren vor sich. Ein Elektroflugzeug wird in dieser Zeit wahrscheinlich drei zusätzliche Batteriesätze gebrauchen, die nach heutigen Preisen etwa 45.000 Euro kosten würden. Ist das schon ein exorbitanter Preis - der sicher später günstiger sein wird -, so ist es vor allem mehr als fraglich, ob man in 10 oder gar in 20 Jahren die passenden Batterien überhaupt noch bekommt. Das ist zu mindestens sehr unwahrscheinlich!

Auch ein Umrüsten auf die jeweils neueste Batterie-Technologie erscheint kaum als Ausweg:
Die Unterbringung der Batterien ist in jedem Fall nicht einfach und erfordert eine Menge spezieller Halterungen und Führungen in Rumpf und Fläche. Die kann man nicht mal eben austauschen. und die ganze Überwachungselektronik muss auf den speziellen Batterietyp ausgerichtet sein - wie soll man das alles neu machen?

Wir möchten jedenfalls unseren Kunden im Jahre 2020 nicht sagen müssen, dass sie ihre gar nicht so alte DG-808E leider nur noch als Segelflugzeug betreiben können. Was würde das für den Wiederverkaufswert bedeuten?

Außerdem haben wir mit der DG-808C einen sehr zuverlässigen und erprobten Eigenstarter und mit den LS10-st und DG-1000T gleich zwei Segelflugzeuge mit unproblematischem Turboantrieb.

So haben wir uns entschlossen, vorläufig noch nicht mit dem Projekt einer DG-808E zu beginnen, werden die Entwicklung aber weiter sehr genau beobachten.

- friedel weber - juli 2004 -

Lange Flugzeugbau GmbH am Ende

Das Unternehmen Lange Flugzeugbau GmbH in Zweibrücken hat am 26.7.2007 Insolvenzantrag gestellt. Schon lange wussten wir von den finanziellen Problemen im Hause. Das ganze Flugzeug "Antares" mit seinen hoch-komplexen Systemen war eben sehr, sehr neu und offensichtlich noch nicht ganz ausgereift.

Eigentlich ist diese Insolvenz rund herum eine Tragödie -

Ich persönlich finde es schade, wie das alles abgelaufen ist. Man wird als Resümee sagen müssen:

Lange Flugzeugbau war seiner Zeit voraus -
aber leider kam die Zeit nicht rechtzeitig hinterher.



In Diskussionsforen wurden wir schon als potenzieller Übernehmer gehandelt.
Deshalb hier unsere eigenen Überlegungen zu dem Thema:
Wir sehen nach wie vor keine wirtschaftliche Machbarkeit eines solchen Antriebs in Segelflugzeugen. Wenn es anders wäre, würden wir sofort ein entsprechendes Projekt starten.
Und obendrein birgt nach Expertenmeinung die Verwendung von Lithium-Zellen ein erhebliches Gefahren- / Brandpotenzial. Andere Zellen aber bringen weniger Leistung, als sie der "Antares" als "prinzipiell machbar" vorgelegt hat.
Nur wollen wir das Risiko von Li-Zellen für unsere Kunden nicht eingehen.
Es ist alles nicht so einfach, auch wenn es "extrem wünschenswert" wäre!


29.07.2007



Inzwischen hat Axel Lange mit einer schon 2005 von ihm gegründeten Firma die Vermögensgegenstände vom Insolvenzverwalter übernommen und engagiert sich weiter für den Elektroflug.

 

Nach oben | Home | Kontakt | Newsletter | Handbücher | Bestellinfo | Ersatzteile | Techn. Fragen | Fragen allgemein