Ausgangspunkt / Motivation

Die kommerzielle Luftfahrt sich zum Ziel gesetzt, bis 2050 Netto-Null-Emissionen zu erreichen – ein Vorhaben, das einen grundlegenden Wandel bei Antriebstechnologien erfordert. Der hybridelektrische Antrieb gilt hier als vielversprechend. Besonders Verkehrsflugzeuge für Kurz- und Mittelstrecken verursachen derzeit den Großteil der Emissionen weltweiter Flotten.

IMOTHEP wurde initiiert, um das tatsächliche Potenzial dieser Systeme fundiert zu bewerten. Nur durch eine eingehende Untersuchung innovativer Architekturen und deren Synergien mit der Flugzeugzelle kann die Luftfahrtindustrie langfristig dekarbonisiert und ihre Emissionen langfristig reduziert werden.

Ziele

• Umfassende Bewertung des Treibstoffeinsparpotenzial hybridelektrischer Antriebe
• Untersuchung und Weiterentwicklung elektrischer Schlüsseltechnologien in Verbindung mit fortschrittlichen Flugzeugkonfigurationen
• Identifikation von Technologielücken sowie erforderlichen Infrastrukturen und regulatorischen Anpassungen für hybridelektrische Systeme
• Erstellung einer europaweiten Technologie-Roadmap für die zukünftige Entwicklung und Zertifizierung dieser Antriebsart

Inhalt

Das Projekt fokussierte sich auf eine integrierte Untersuchung von hybrid-elektrischen Antriebssträngen für Regionalflugzeuge sowie Kurz- und Mittelstreckenmaschinen. Dabei wurden unter anderem von AIT verschiedene Technologien, wie etwa neuartige Festkörperbatterien und optimierte Leistungselektronik, untersucht.

IMOTHEP betrachtete nicht nur einzelne Komponenten, sondern das gesamte Systemdesign, um Synergieeffekte zwischen Antrieb und Zelle optimal zu nutzen. Ein wesentlicher Teil der Arbeit bestand darin, Zielvorgaben für die Antriebskette zu definieren und innovative Lösungen auf eine langfristige Perspektive hin zu bewerten. Letztlich flossen die Ergebnisse in die Roadmap: "Roadmap for the development of hybrid electric propulsion" ein.

Methodik/Vorgehensweise

IMOTHEP wurde in Zusammenarbeit von 35 Partnern der Luftfahrtindustrie und -forschung sowie internationalen Partnern. Die Methodik umfasste einen ganzheitlichen "End-to-End"-Ansatz, bei dem Antriebsstränge direkt in Verbindung mit der Flugzeugarchitektur analysiert wurden.

Durch den Vergleich simulierter Treibstoffeinsparungen ausgewählter Konzepte mit konventionellen Referenztechnologien (extrapoliert auf das Jahr 2035) wurde das reale Einsparpotenzial ermittelt.

Zudem wurden regulatorische Anforderungen und Demonstrationsbedarfe adressiert. Die internationale Kooperation mit Einrichtungen aus Kanada stärkte den globalen Wissensaustausch und ermöglichte eine fundierte Identifikation notwendiger technologischer Meilensteine für den hybridelektrischen Flugverkehr.

Ergebnis zu Projektende

• Detaillierte Bewertung des Treibstoffeinsparpotenzial von hybridelektrischen Antrieben für verschiedene Flugzeugkonzepte
• Sektorweite Technologie-Roadmap zur Maturation und Implementierung hybridelektrischer Systeme
• Fundierte Spezifikationen für zukünftige elektrische Komponenten und notwendige Infrastrukturanforderungen

Projektkoordination

Office national d'études et de recherches aérospatiales (ONERA), FR

Projektpartner:innen

• AIT Austrian Institute of Technology
• Airbus Operations, FR
• C.I.R.A. Centro Italiano Ricerche Aerospaziali, IT
• Deutsches Zentrum für Luft - und Raumfahrt, DE
• Leonardo, IT
• Safran Aircraft Engines, FR
• GE Avio, IT
• Safran, FR
• L - UP, FR
• GKN Aerospace Sweden, SE
• Chalmers Tekniska Hogskola, SE
• Siec Badawcza Lukasiewicz-Instytut Lotnictwa, PL
• Institutul National de Cercetare-Dezvoltare Aerospatiala Elie Carafoli - INCAS Bucuresti, RO
• Industria de Turbo Propulsores, ES
• Koninklijk Nederlands Lucht - en Ruimtevaartcentrum, NL
• Safran Aero Boosters, BE
• Safran Electrical & Power, FR
• MTU Aero Engines, DE
• Bauhaus Luftfahrt, DE
• Universite de Lorraine, FR
• Institut Superieur de l'Aeronautique et de l'Espace, FR
• Technische Universität Braunschweig, DE
• University of Strathclyde, GB
• Politecnico di Bari, IT
• The University of Nottingham, GB
• Eurocontrol - European Organisation for the Safety of Air Navigation, BE
• Central Aerohydrodynamic Institute named after Prof. N.E. Zhukovsky, RU
• Central Institute of Aviation Motors, RU
• State Research Institute of Aviation Systems, RU
• National Research Center Institute, RU
• Moscow Aviation Institute, RU
• Karlsruher Institut für Technologie, DE
• National Research Council Canada, CA
• University of Toronto, CA

Office national d'études et de recherches aérospatiales (ONERA)
Web: www.onera.fr/en