31.03.2023 Ι Im europäischen Großprojekt HECATE entwickelt ein internationales Team unter der Führung der Firma Collins Aerospace Technologien für die elektrische Energieverteilung in Hybridflugzeugen. Die 37 Partner aus elf Ländern streben gemeinsam ein Ziel an: eine umweltfreundliche Luftfahrt. Zu den Partnern gehört auch die TU Ilmenau.

Fit für eine nachhaltige und klimaneutrale Zukunft

Die Technische Universität Ilmenau ist am europäischen Großprojekt HECATE („Hybrid ElectriC regional Aircraft distribution Technologies“) beteiligt, das den Luftverkehr fit für eine nachhaltige und klimaneutrale Zukunft macht. 37 Partner aus elf Ländern entwickeln neue Technologien für Hybridflugzeuge der Zukunft, also für Flugzeuge mit Verbrennungs- und Elektromotor. Aufgabe des Fachgebiets Elektrische Geräte und Anlagen der TU Ilmenau ist es, neuartige Schaltgeräte für die innovative Verteilung der elektrischen Energie in den Hybridflugzeugen zu entwickeln. Das Gesamtprojekt ist auf drei Jahre angelegt und wird von der EU mit rund 34 Millionen Euro gefördert.

Elektrisches, hybrides Fliegen als Lösung

Mit dem European Green Deal von 2019 strebt die Europäische Union an, die Netto-Emissionen von Treibhausgasen in der Europäischen Union bis 2050 auf null zu senken und damit als erster Kontinent der Welt klimaneutral zu werden. Dazu muss auch der Luftverkehr umweltfreundlicher werden. Er soll weltweit für knapp fünf Prozent des Klimaeffekts verantwortlich sein. Seit Jahren arbeiten Forschung und Industrie europaweit an technologischen Lösungen, um das klimafreundlichere elektrische und hybride Fliegen Wirklichkeit werden zu lassen.

Fliegen ohne CO₂-Emissionen

Vor allem für die Kurz- und Mittelstrecke bieten elektrisch und hybrid angetriebene Flugzeuge großes Potenzial, um die umweltschädlichen Kohlendioxyd-Emissionen zu verringern. Die elektrische Leistung in solchen Flugzeugen der Zukunft wird aber von heute einigen Hundert Kilowatt auf bis zu mehreren Megawatt ansteigen. Deshalb bedarf es neuartiger elektrischer Schalt- und Schutzgeräte: Sie müssen die hohen Leistungsanforderungen an die neuen Stromverteilungsnetze erfüllen. Gleichzeitig sollen diese Komponenten leicht, kompakt und sicher sein.

Entwicklung von Schalt- und Schutzgeräten

Die TU Ilmenau entwickelt die Technologien und Komponenten, die für die neuartige elektrische Primärenergieverteilung in den Bordnetzen notwendig sind. Wissenschaftler:innen vom Fachgebiet Elektrische Geräte und Anlagen entwickeln und erproben unter Leitung von Prof. Frank Berger zwei numerische Simulationsmodelle für innovative Gleichstrom-Schalt- und Schutzgeräte für Hybridflugzeuge: Das erste wird grundlegende Phänomene der Plasmaentwicklung in den Prototypen der neuen Schaltgeräte abbilden, um so deren Schalteigenschaften zu optimieren. Das zweite Simulationsmodell soll im Fall eines Kurzschlusses oder eines Unfalls dafür sorgen, dass die Hochvolt-Batterie automatisch vom Netz getrennt wird und keine Gefahr eines Stromschlags besteht.

Bogdan Barbu, der das HECATE-Teilprojekt am Fachgebiet Elektrische Geräte und Anlagen betreut, beschreibt die anspruchsvollen Eigenschaften der neuartigen Komponenten: „Wir werden das Schaltverhalten unserer Schalt- und Schutzgeräte deutlich optimieren und dennoch werden sie klein und leicht sein. Da wir die Prototypen für den Einsatz unter Gleichstrombedingungen konzipieren, werden sowohl die Energieversorgung, als auch die Energieverteilung in den Hybridflugzeugen unter Nennbetriebs- und Kurzschlussbedingungen sicherer“.