Wie wäre es möglich, Elektroflugzeuge zu bauen?
Würde man eine Boeing 747 auf Elektrobetrieb umrüsten und mit Akkus ausstatten, so müsste sie, um die nötige Kraft aufzubringen, fast 50 Mal so viel wiegen wie eine aktuelle Kerosin-Maschine. Denn Batterien mit der dafür notwenigen Kraft wären sehr schwer. Abheben wäre so unmöglich. Elektrische Kurzstrecken-Frachtflieger dagegen werden bereits in den nächsten Jahren einsatzfähig sein.
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Zu schwer, um abzuheben
Derzeitige Flugzeugmotoren sind Verbrenner. Sie laufen mit Kerosin. Kerosin hat eine Energiedichte von 43 Megajoule pro Kilogramm. Das ist – leider – ziemlich unschlagbar. Zum Vergleich: Selbst die besten Akkus, die ein Elektromotor stattdessen benötigt, bringen es bislang nur auf eine Energiedichte von ein Megajoule pro Kilogramm. Das heißt: Ein großes Passagierflugzeug wie die Boeing 747-400, die leer gut 180 Tonnen wiegt und knapp 217.000 Liter Kerosin tankt (was ein zusätzliches Gewicht von circa 170 Tonnen ausmacht), müsste, auf E-Antrieb umgerüstet, 7.310 Tonnen an Akkus mit sich führen, um die gleiche Menge Energie an Bord zu haben. Hinzukommt, dass die Akkus im Gegensatz zum Kerosintank beim Flug nicht leichter werden. Das E-Flugzeug wäre also bei Landung noch genauso schwer wie beim Start, rund 40 Mal schwerer als die dann um das Kerosin erleichterte herkömmliche Boeing. Mit einem solchen Gewicht würde das Flugzeug beim Landen wahrscheinlich zerbrechen. Doch das passiert nicht, weil eine solch schwere Boeing 747 gar nicht erst abheben könnte. Der Traum vom emissionsfreien elektrischen Fliegen liegt deshalb, was den Passierflugverkehr betrifft, noch in relativ ferner Zukunft.
Eine Frage der Reichweite
Wie fern? „Um Reichweiten für große Langstreckenflugzeuge vom Typ einer Boeing 747 erreichen zu können, bräuchte man Batterien mit über 16 Megajoule. Damit wäre es möglich, um die 5.000 Kilometer weit zu fliegen und auch noch eine halbe Stunde Reserve vorzuhalten“, so Jan Delfs vom Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR). Selbst bei rasanter Weiterentwicklung der Technologie jedoch scheint eine solche Batterie in weiter Ferne zu liegen. Delfs: „Chemisch sind theoretisch gut 10 Megajoule möglich. Technisch machbar ist davon etwa die Hälfte. Damit käme man dann mit einer Boeing nicht weiter als 1.300 Kilometer.“
E-Frachtflieger schon 2024
Einen Lichtblick gibt es dennoch: Kleinere und leichtere Flugzeuge lassen sich nämlich sehr wohl mit heute verfügbaren Energiedichten von Batterien betreiben, da sie in geringerer Höhe und deutlich langsamer als große Passagierjets fliegen. „Selbst effiziente E-Leichtflugzeuge müssen jedoch Abstriche in Flugdauer und Reichweite gegenüber Flugzeugen mit Verbrennungsmotor machen“, meint Delfs. Offenbar sind diese Abstriche aber verschmerzbar. Der Einsatz von leichteren elektrischen Flugzeugen auf kürzeren Strecken ist nämlich bereits konkret für die nächsten Jahre geplant. So hat der Lieferservice DHL Express angekündigt, im Jahr 2024 an seinem Standort Leipzig zwölf Frachtflugzeuge für leichte Transporte bis zu 1,2 Tonnen innerhalb Deutschlands einzusetzen.
Anschauliche wissenschaftliche Hintergrundinformationen zum Thema elektrisches Fliegen inklusive Abbildungen von Prototypen bieten die Seiten des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt – am besten über die Suchfunktion „elektrisches Fliegen“.