Rolls-Royce-Hybridtriebwerk soll Emissionen auf Kurzstreckenflügen reduzieren

Rolls-Royce entwickelt zusammen mit der norwegischen Forschungsorganisation SINTEF ein Hybridflugzeugtriebwerk, das einen Elektromotor mit einem verbrennungsbasierten Antrieb kombiniert. Dadurch sollen die CO₂-Emissionen eines Flugzeugs um bis zu 30 Prozent reduziert werden können, teilte SINTEF am Montag mit. Die Technik könnte zunächst in Flugzeugen für Regionalflüge eingesetzt werden.

Die Elektrifizierung des Flugverkehrs jenseits der Sportfliegerei ist nicht so einfach, da im Flug viel Leistung benötigt wird. Batterieelektrische Flugzeuge würden aufgrund dieses Leistungsbedarfs wegen der dafür benötigten Batterien zu schwer ausfallen. Treibstoff ist dagegen leichter.

Rolls-Royce und SINTEF sehen daher eine Hybridantriebslösung – ähnlich wie bei Hybridfahrzeugen – für Kurzstreckenflüge als die beste Variante an. Der Einsatz auf Kurzstreckenflügen ergibt sich aus den Grenzen der Elektromobilität auf Langstrecken. Der Antrieb kombiniert einen Verbrennungs- mit einem Elektromotor. Das Hybridsystem soll dann Triebwerksblätter antreiben.

Die Herausforderung besteht allerdings nicht allein in der Entwicklung des Hybridantriebs, sondern es muss auch noch eine Getriebebox entwickelt werden, über die beide Motoren ihre Kraft gemeinsam an die dafür optimierten Triebwerksblätter abgeben können. Hinzu kommt der elektrische Antriebsstrang und das richtige Energiemanagement für eine energiesparende Stromzufuhr.

Weiter Entwicklungsweg

Zunächst arbeiten Rolls-Royce und SINTEF aber zusammen an der elektrischen Isolierung des Stators des Hybridantriebs. Bei einem Stator handelt es sich in einem Elektromotor um das feststehende Element, in dem sich der Rotor dreht.

„Der Stator wandelt den durch die Spulen fließenden Strom in ein magnetisches Wechselfeld um, das den Rotor antreibt“, erklärte Astrid Røkke, Entwicklungsingenieurin bei Rolls-Royce Electrical Norway. „Die Spulen benötigen eine Isolierung, um Kurzschlüsse zu verhindern. Diese muss so dünn wie möglich sein, ohne die Lebensdauer der Isolierung zu beeinträchtigen.“

Die Isolierung muss dabei hohe Spannungen und Frequenzen bis zu 50 kHz aushalten. Das Problem: Bisher gibt es lediglich Werte, wie viel Isoliermaterialien bis zu einer Frequenz von einem Kilohertz aushalten können. Für höhere Frequenzen müsse das erst noch erforscht werden, um dann geeignetes Material zu finden, das auch die Anforderungen an die Lebensdauer erfüllen kann.

Der Weg bis zu einem funktionsfähigen Hybridtriebwerk für die regionale Luftfahrt scheint noch lang zu sein. Das Ziel des Aufwands ist eine Reduktion der CO₂-Emissionen. Die Luftfahrt macht an den gesamten CO₂-Emissionen der Europäischen Union etwa 4 Prozent aus. Ein Prozent der Gesamtemissionen ließe sich durch den Einsatz von Hybridtriebwerken senken, erklärt SINTEF.

(olb)