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Der Ce-Liner: Potenzielle Emissionsfreiheit im kommerziellen Luftverkehr

Im Jahr 2011 hat das Bauhaus Luftfahrt das Gruppen-Designprojekt „Concept 002“ durchgeführt, an dessen interdisziplinärer Entwicklung erstmals alle Forscherteams der Institution gleichermaßen beteiligt waren. Im Laufe des Jahres 2012 wurde das Projekt konsequent zu einer detaillierten Konzeptstudie für ein potenziell emissionsfreies Fluggerät weiterentwickelt: dem Ce-Liner, der im September 2012 auf der Internationalen Luft- und Raumfahrtausstellung (ILA) in Berlin erstmals der Öffentlichkeit vorgestellt wurde.

Im Ce-Liner setzte das Bauhaus Luftfahrt die in Concept 002 ermittelten Technologien und Anforderungen des Jahres 2035 in ein kompaktes Großraumflugzeug um, das von zwei elektrischen Triebwerken am Heck angetrieben wird. Ein weiteres auffälliges Merkmal des Ce-Liners ist der markante C-Flügel. Dieser erlaubt eine hohe aerodynamische Effizienz, die zur teilweisen Kompensation der höheren Masse des Flugzeugs, bedingt durch die Batterien, benötigt wird.

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Grafik: Der Ce-Liner im Flug
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Diese Konfiguration ermöglicht dem Ce-Liner die in Concept 002 geforderte Reichweite von 900 nautischen Meilen (1.667 Kilometer) und eine Reisefluggeschwindigkeit von Mach 0,75 (808 Kilometer pro Stunde) in einer Flughöhe von 33.000 Fuß (zehn Kilometer). Die notwendige Crew besteht aus zwei Piloten und fünf Besatzungsmitgliedern in der Kabine. Diese wurde in der Basisvariante in einer Ein-Klassen-Bestuhlung mit Platz für 189 Passagiere ausgelegt, wobei das Familienkonzept des Ce-Liners sowohl eine verlängerte Version für bis zu 233 Passagiere als auch eine verkürzte Variante für 140 Passagiere vorsieht.

Die größte Neuerung des Ce-Liners im Vergleich zu heutigen Verkehrsflugzeugen liegt in seinem elektrischen Antrieb, mit dem die in Concept 002 zugrunde gelegten Emissionsziele von Flightpath 2050 sogar übertroffen werden könnten. Zwei ummantelte Fans werden durch Hochtemperatur-supraleitende Elektromotoren (HTS) angetrieben, deren Energie allein aus fortschrittlichen Lithium-Ionen-Batterien stammt und mittels einer sogenannten universell-elektrischen Systemarchitektur (UESA) verteilt wird.

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Foto: Interdisziplinäre Vorarbeiten im Gruppen-Design-Projekt "Concept 002" (Klick zum Vergrößern)

 

Die notwendige Energiedichte der Batterien wurde in Concept 002 mit 2.000 Wattstunden pro Kilogramm angenommen, was dem Acht- bis Zehnfachen heutiger Batterietechnik entspricht. Die einzelnen Module der Batterien würden in speziell angepasste LD3-Frachtcontainer, die sogenannten Charge Carrying Containers (3C), integriert. Die Flugsteuerung des Ce-Liners beinhaltet ein fortschrittliches Fly-by-Wire-System zur Einhaltung der zulässigen Flugbereichsgrenzen.

Dazu trägt auch der neuartige, selbst trimmende Flügel bei, der sich im Vergleich zu heutigen Flugzeugen stärker aktiv verformen und somit optimal an verschiedene Flugzustände anpassen kann, das sogenannte Morphing. Um Bodenstandzeiten von weniger als 30 Minuten zu garantieren und gleichzeitig die großen Batterien unterzubringen, wurde für den Ce-Liner ein besonders breiter Rumpfquerschnitt gewählt.

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Grafik: Technische Highlights des Ce-Liner-Konzepts
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Dieser ermöglicht eine Passagierkabine mit zwei Gängen und die Unterbringung von sieben Sitzen in einer Reihe. Im Unterdeck fänden jeweils zwei 3C- oder LD3-Container nebeneinander Platz. Zudem flossen die im Rahmen von Concept 002 ermittelten veränderten Passagieranforderungen im Jahr 2035 in die Auslegung der Kabine ein. Diese trägt somit nicht nur den steigenden Körpergrößen und Durchschnittsgewichten der Fluggäste Rechnung, sie wartet auch mit einigen interessanten technischen Neuerungen auf. Mithilfe eines flexiblen Sitzkonzepts könnte der Ce-Liner zum einen den Boardingprozess hocheffizient gestalten. Zum anderen bietet das Konzept der faltbaren Sitze bei einem geringen Sitzladefaktor auch ein enormes Potenzial in der Steigerung des Passagierkomforts, der den Passagieren zusammen mit der spektakulären Aussicht durch großflächige Fensterbänder ein völlig neues Flugerlebnis vermitteln könnte.

In seinem möglichen zukünftigen Marktumfeld müsste der Ce-Liner jedoch nicht nur attraktiv für die Fluggäste sein, sondern auch Luftfahrtbehörden zufriedenstellen und die kostensensitiven Fluggesellschaften von einer Investition überzeugen. Den größten Anteil an den Betriebskosten haben auch beim Ce-Liner die Energiekosten, hier in Form von Elektrizität. Mit Hilfe von Studien über zukünftige Strompreise im Vergleich zu erdölbasierten Kraftstoffen konnte das Bauhaus Luftfahrt abschätzen, dass ein kostenneutraler Betrieb für das Jahr 2035 im Vergleich zu einer evolutionären Weiterentwicklung heutiger Flugzeugtechnologien möglich wäre.

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Foto: Erstmalige Präsentation des Ce-Liner-Konzepts auf der Internationalen Luft- und Raumfahrtausstellung (ILA) 2012
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Zusätzlich böte der Ce-Liner eventuell den Vorteil, dass für seinen emissionsfreien Betrieb keine zusätzlichen Umweltgebühren anfallen würden, beispielsweise am Flughafen oder durch das Europäische Emissionshandelssystem. Mit der Präsentation der Ergebnisse des Gruppendesignprojektes fördert das Bauhaus Luftfahrt die öffentliche Diskussion um eine mögliche zukünftige Elektromobilität in der Luftfahrt und eröffnet zahlreiche neue Möglichkeiten zur Zusammenarbeit mit der Industrie und der Forschung. Die überaus positive Resonanz aus Wissenschaft, Luftfahrtbranche, Presse und breiter Öffentlichkeit im Rahmen der öffentlichen Ausstellung des Ce-Liner-Konzepts auf der ILA bestärkt das Bauhaus Luftfahrt zudem, weitere interdisziplinäre Entwurfsprojekte zur Luftfahrt der Zukunft zu erarbeiten und zu präsentieren.

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