Ein grüner Flieger hebt ab

Michael Heilemann

Von Michael Heilemann

Sa, 06. November 2010

Bildung & Wissen

Aus dem Auspuff kommt nur feuchte Luft: Der Elektromotor der "Antares" läuft mit einer Brennstoffzelle.

Es ist ein Flugerlebnis der besonderen Art. Wenn Axel Lange von der Antares erzählt, schwärmt er in den höchsten Tönen. "Wie komfortabel, kaum Vibrationen, kaum Lärm. Ziemlich nah am Segelfliegen." Dabei ist die Antares, die der Pilot und Flugzeugbauer aus Zweibrücken zusammen mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) konstruiert hat, ein Motorsegler – allerdings keiner mit einem knatternden Zweitakter im Rumpf, sondern mit Elektromotor. Eine Art Auspuff hat der Flieger trotzdem. Aber heraus kommt nur Wasserdampf.

Die Antares hat ihr eigenes Kraftwerk an Bord – eine Brennstoffzelle. Sie erzeugt Strom in einer elektrochemischen Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff, also ohne Verbrennung, ohne den Umweg über einen Generator. Kein Ruß, kein klimaschädliches Kohlendioxid: die Antares ist ein ziemlich grünes Flugzeug, sofern der Wasserstoff aus regenerativen Energien erzeugt wird.

Pilotengesteuerte Flugzeuge mit Elektromotor gibt es schon länger. Aber dass vom Start bis zur Landung der Strom aus einer Brennstoffzelle (und nicht aus einer Batterie) kommt, das ist neu. Im Sommer 2009 legte die Antares DLR-H2 ihren Jungfernflug hin – eine Weltpremiere. Einige Monate später stieg der Flieger, der eine Spannweite von 20 Metern hat, schon auf mehr als 2550 Meter Höhe auf. Der Elektroflieger kommt etwa 750 Kilometer weit bei fünf Stunden Flugzeit.

Axel Lange und Josef Kallo, Projektleiter beim DLR, basteln gerade am Nachfolger. Die H-3 soll mehr als 50 Stunden lang fliegen können und bis zu 6000 Kilometer weit kommen – das entspräche in etwa der Distanz von Lindberghs Atlantiküberquerung. Die neue Antares hat mehr Spannweite, 23 Meter, weshalb sie in den Drucktanks unter den Flügeln mehr Treibstoff schleppen kann. Der Propeller, bisher oberhalb der Tragflächen befestigt, rückt nach ganz hinten, hinters Leitwerk. "Das verbessert die Aerodynamik", erklärt Kallo. Auch an den anderen Komponenten – Motor, Brennstoffzelle, Tanks – feilen die Ingenieure. Der Motor hat jetzt schon einen Wirkungsgrad von 92 Prozent. Zum Vergleich: eine Turbine oder ein moderner Dieselmotor kommen auf gerade mal 40 Prozent.

Leise, umweltfreundlich, effizient: Elektroflieger könnten eine Alternative auf den Flugplätzen sein, zumindest was kleinere Maschinen anbelangt. Mit Sicherheit würden sie von den Flugplatz-Anwohnern, die unter dem Geknatter stöhnen, begeistert begrüßt. Pilot und Konstrukteur Axel Lange ist allerdings skeptisch, ob der Sportflieger der Zukunft mit einer Brennstoffzelle unterwegs ist. Denn sie sei schwer und bringe im Verhältnis zum Gewicht wenig Leistung. Was sich daran zeigt, dass so ein Flieger einen langen Anlauf braucht, um vom Boden zu kommen: rund eineinhalb Kilometer. Eine vergleichbare batteriegetriebene Maschine dagegen hebt schon nach 100 Metern ab. Deren Schwachstelle ist aber der Akku. "Er reicht für etwa 1,5 Stunden, ein Sportflieger bräuchte schon fünf Stunden."

In punkto Ausdauer hat die Brennstoffzelle die Nase ganz weit vorn. Mit ihr sind Flüge über mehrere Tage möglich. Lange kann sich deshalb vorstellen, dass eine weiterentwickelte Form der Antares unbemannt unterwegs ist: etwa um nach Erdölvorkommen im Meer zu suchen. Bisher steuern Piloten die Erkundungsflugzeuge, die mit einer Sonde, die auf Erdgas anspricht, nach unterseeischen Lagern Ausschau halten. Doch sie müssen nach einigen Stunden umkehren: aus Sicherheitsgründen. Ein weiteres Einsatzgebiet ist der Meeresschutz. Aus der Luft wird nach Tankern gefahndet, die Öl ins Wasser abgelassen haben.

In Großraumfliegern könnte die Brennstoffzelle ebenfalls gute Dienste leisten. Das DLR und der Flugzeugbauer Airbus testen den Einsatz bereits. Brennstoffzellen liefern Strom, wenn der Flieger am Boden steht, Strom für Küche, Klimaanlage oder Computer. Auf die lauten Hilfsturbinen könnte man dann verzichten. "Selbst das Einparken eines 70-Tonnen schweren Airbus kann mit Elektroantrieb erfolgen", sagt DLR-Ingenieur Kallo. All dies würde die Umweltbelastung auf den Airports reduzieren. Während des Flugs könnten Brennstoffzellen die Notstromversorgung übernehmen. Bisher erfolgt dies mit speziellen Luftdüsen, die Generatoren antreiben. Last not least würde das beim Betrieb erzeugte Wasser in der Flugzeugtoilette Verwendung finden, was Gesamtlast und Spritverbrauch mindert.

Damit dürften aber die Grenzen der Technologie erreicht sein. "Elektrische Antriebe werden nie so leistungsstark sein wie Turbinen", sagt Kallo. Bei Kongressen würden zwar schon elektrisch angetriebene 40-Sitzer vorgestellt, aber das seien nur Konzeptstudien. Eine Alternative wäre, statt Kerosin klimaneutral erzeugten Wasserstoff in Turbinen zu verbrennen. Dann würden auch Großraumflieger grün. Doch in diese Richtung forscht derzeit kaum jemand.