Rolls-Royce

Fast könnte man es verpassen, denn nahezu lautlos zieht das Flugzeug seine Bahnen über dem Messegelände am Flughafen Schönefeld. Obwohl es nur Platz für zwei Personen bietet, ist dieser kleine Flieger eine der Hauptattraktionen der diesjährigen ILA. Der Grund dafür steckt unter der Haube, denn wo sonst ein Verbrennungsmotor und die zugehörigen Aggregate sitzen, befinden sich hier Batterien, Elektronik zur Leistungssteuerung, Inverter und das Herzstück, der 260 kW Motor RRP260D. Das Flugzeug vom Typ Extra 330LE ist vollständig elektrisch angetrieben und aktueller Rekordhalter für Geschwindigkeit und Aufstieg in seiner Klasse. Mit einem Leistungsgewicht von 5,2 kW pro Kilogramm stellt er einen Meilenstein in der Technologieentwicklung dar. Und an der Nachfolgegeneration des Motors, dem SP260D‑A mit sogar 5,8 kW pro Kilogramm, arbeitet Rolls-Royce bereits. Das Flugzeug sollte Teil des offiziellen Flugprogramms sein und auf dem Flugfeld im Ausstellungsbereich aus nächster Nähe gezeigt werden.

So wie beschrieben haben wir uns die diesjährigen ILA vorgestellt. Alle Vorkehrungen waren getroffen, um allen Besuchern und Besucherinnen zu zeigen, an welchen Innovationen Rolls-Royce arbeitet, um den Luftverkehr heute und morgen noch umweltverträglicher zu machen.

Auf dem Hauptstand in Halle 2 sollte ein Original Trent XWB ausgestellt werden, das effizienteste Großtriebwerk der Welt, das den Airbus A350XWB antreibt und nur wenige Kilometer vom ILA-Gelände entfernt am Rolls-Royce Standort Dahlewitz montiert wird. Daneben ein skaliertes Modell einer apus i-5 – ein Flugzeug, für das zurzeit zwischen den Partner apus, der BTU Cottbus-Senftenberg und Rolls-Royce in Brandenburg ein revolutionäres neues hybrid-elektrisches Antriebssystem entwickelt wird.

Auf dem Stand des Bundeswirtschaftsministeriums sollte der 200 kW-Elektromotor RRP200D für den CityAirbus Demonstrator ausgestellt werden, ein EVTOL oder Flugtaxi-Konzept zur Demonstration städtischer Mobilität der Zukunft. Neben der Elektrifizierung spielen nachhaltige Kraftstoffe eine wichtige Rolle, um die Luftfahrt noch umweltverträglicher zu machen. Am Beispiel eines Elektrolyse-Stacks hätten unsere Experten von Rolls-Royce Power Systems den Besucherinnen und Besuchern erklärt, wie in unserem Power-to-X Pilotprojekt in der Lausitz aus beispielsweise Solar- und Windstrom nachhaltige Kraftstoffe entstehen werden.

Auf den „AeroDays“ mit seiner Innovationsplattform „ILA Future Lab Forum“ und dem „Berlin Aviation Summit“ hätten sich unser Chief Technology Office, Paul Stein, und Rob Watson, Director – Rolls-Royce Electrical, mit anderen führenden Köpfen aus Forschung, Wirtschaft und Politik darüber ausgetauscht, wie man gemeinsam die vor uns liegenden Herausforderungen adressieren und die Luftfahrt der Zukunft noch nachhaltiger machen kann.

Auch wenn die ILA nicht wie geplant am 13. Mai startet und wir unsere Besucher nicht persönlich an unserem Stand empfangen können, möchten wir trotzdem die virtuelle ILA nutzen, um ein paar der Dinge vorzustellen, an denen wir arbeiten.

Rolls-Royce unter Strom

Rolls-Royce ist seit mehr als 100 Jahren ein Pionier der Luftfahrt. Auch die dritte Ära der Luftfahrt, die Elektrifizierung, wird Rolls-Royce maßgeblich gestalten. Das Team in Dahlewitz und die neuen Kollegen der ehemaligen eAircraft Sparte von Siemens spielen dabei eine entscheidende Rolle.

Am 1. Oktober 2019 war es soweit: 100 Fachkräfte an den bayrischen Standorten Erlangen, Taufkirchen und München Neuperlach wurden von ihrem neuen Chef mit einem Kuchenfrühstück begrüßt; die Büros waren frisch umdekoriert in den Farben ihres neuen Unternehmens und an den Campuspforten leuchtete das neue “Rolls-Royce“ Logo in ultramarinblau. Der erst im Juni des Jahres angekündigte Kauf des Siemens Start-Ups „eAircraft“ durch Rolls-Royce wurde damit erfolgreich umgesetzt. Für die neuen MitarbeiterInnen ein großer Schritt: Sie gestalten nun als Teil eines der führenden Unternehmen der Luftfahrtbranche die Zukunft mit.

Für Rolls-Royce ist der Kauf ein entscheidender Baustein bei der Umsetzung seiner Nachhaltigkeitsstrategie. Viele Firmen der Branche haben sich inzwischen aktiv zu den „Flightpath 2050“-Zielen bekannt. Rolls-Royce hat hier eine Vorreiterrolle und übernimmt aktiv Verantwortung dafür, die Auswirkungen der Luftfahrt auf die Umwelt weiter zu reduzieren. Noch ist der Anteil der Emissionen aus der Luftfahrt im Vergleich zu anderen Verkehrsträgern relativ gering. Bei steigenden Passagier- und Frachtzahlen könnte sich das in den nächsten Jahren aber drastisch erhöhen.

Die Nachhaltigkeitsstrategie von Rolls-Royce besteht aus drei Säulen. So wird weiter kontinuierlich an der Effizienzsteigerung der Gasturbinentechnologie gearbeitet. Obwohl neue Produkte wie das Trent XWB, das derzeit effizienteste Großtriebwerk der Welt, bereits einen 15% niedrigeren Verbrauch und CO2-Ausstoß als die erste Generation der Trent-Triebwerke ermöglichen, ist das Potenzial noch nicht ausgeschöpft. Der neue UltraFan® wir die Effizienz und damit der CO2-Ausstoß um weitere 10% reduzieren.

Die zweite Säule ist die Weiterentwicklung nachhaltiger Treibstoffe, zum Beispiel durch die Nutzung von Ökostrom zur Treibstofferzeugung (Power-To-X). Rolls-Royce Triebwerke sind so ausgelegt, dass der Betrieb mit nachhaltigen Kraftstoffen bereits heute möglich ist – dies wurde bereits in vielen praktischen Versuchen unter Realbedingungen nachgewiesen.  

Als dritte Säule werden die Kompetenzen im Bereich der Elektrifizierung der Luftfahrt entscheidend ausgebaut. Elektrische und hybrid-elektrische Antriebe ermöglichen der Luftfahrt weitere Effizienzsteigerungen sowie Emissionsreduktion, vor allem durch den gewonnen Designspielraum für radikal neue Flugzeug- und Antriebskonzepte. Rolls-Royce traut der hybrid-elektrischen Antriebstechnik zu, die Branche ähnlich tiefgreifend verändern zu können, wie die Gasturbinentechnologie, die einst den Kolbenmotor ersetzte. Für Rolls-Royce beginnt hier die „dritte Ära der Luftfahrt“.

Am Anfang steht die Elektrifizierung kleinerer Propeller-Flugzeuge, gleichzeitig hat die Erforschung elektrischer Antriebe für größere Regional-Flugzeuge begonnen. Für Rolls-Royce ist dabei auch die enge Zusammenarbeit mit Partnern des gesamten Sektors entscheidend: nur wenn Industrie, Forschung und Politik ihrem Wirken eine gemeinsame Richtung geben, kann die Luftfahrt erfolgreich am technologischen und gesellschaftlichen Wandel teilhaben.

Die Aktivitäten zur Elektrifizierung der Luftfahrt werden bei Rolls-Royce in der Forschungs- und Entwicklungseinheit „Electrical“ gebündelt. Dabei kann Rolls-Royce auch auf bereits ausgereifte Technik aus den Geschäftsbereichen Power Systems und Defense zurückgreifen: hybrid-elektrische Antriebe für Züge, Netz- und Verteiltechnik, Gasturbine-Generator-Sets als Stromproduzent für elektrisch betriebene Schiffe und Starter-Generatoren.  

Neben den neuen Standorten in Bayern hat Rolls-Royce Electrical Büros und Werkstätten in Brandenburg, Großbritannien, den USA, Singapur und Ungarn. Dem Standort Deutschland kommt dabei eine entscheidende Rolle auf dem Weg zum elektrischen Fliegen zu.

Neben der Integration der eAircraft-Aktivitäten liegt das Augenmerk auch auf einem brandenburgischen Projekt: In Zusammenarbeit mit der Universität Cottbus entwickelt Rolls-Royce dort ein hybrid-elektrisches System, welches zunächst an Bord eines innovativen Flugzeugkonzepts der APUS Group getestet werden soll. Der 4000 kg leichte APUS i-5 hat vier verteilte 150 kW Elektro-Antriebe und demonstriert dabei einen der wichtigsten Vorteile hybrid-elektrischer Systeme: das hoch effiziente Flugzeugdesign wird erst durch die räumliche Trennung von Energie- und Schuberzeugung möglich. Das um die erprobte Rolls-Royce M250-Turbine herum ausgelegte, hybrid-elektrische Antriebssystem soll an Bord der i-5 als Testplattform über 3 Jahre erforscht werden. In Zukunft sind aber auch weitere Fluganwendungen des effizienten Systems denkbar: so kann es zukünftig z.B. auch als Antrieb für hybrid-elektrische eVTOL-Konzepte dienen.

Im eVTOL Marktsegment haben die Kollegen von Rolls-Royce Electrical gerade einen wichtigen Erfolg verbucht: ein neu entwickeltes Antriebssystem ließ im Dezember den CityAirbus, einen Demonstrator für Urban Air Mobility von Airbus, erneut abheben. Die acht Motoren haben dabei die Anforderungen übertroffen: Um besonders leises Fliegen zu ermöglichen, wurden sie für einen niedrigen Drehzahlbereich ausgelegt - gleichzeitig galt es aber, den viersitzigen CityAirbus zum Abheben zu bringen, und natürlich unterliegt das Antriebssystem strengen Einschränkungen bezüglich seines eigenen Gewichts. Auf diese Herausforderung antwortete das Entwicklerteam schon nach nur 10 Monaten Entwicklungszeit mit dem Prototyp eines elektrischen Antriebs mit stolzen 30 Nm Drehmoment pro Kilogramm. Inzwischen ist der Motor zusammen mit den Invertern und dem Energieverteilsystem auf Herz und Nieren in verschiedenen Laboren und am Boden getestet, und wird 2020 in den anstehenden Flugtests in Manching zum Einsatz kommen. Damit wird der Grundstein für die Entwicklung weiterer, speziell auf die Anforderungen von eVTOL ausgelegter, Antriebssysteme gelegt.

Neben der eVTOL Klasse sind aber auch die anderen Flugsegmente weiterhin relevant: der in Erlangen entwickelte 260 kW Elektro-Motor, der die Extra 330LE bei ihren eindrucksvollen Weltrekordflügen antrieb, wird weiter optimiert. Er soll z.B. im hybrid-elektrischen 4-Sitzer Smartflyer SFX-1 zum Einsatz kommen, aber auch in der rein-elektrischen, 11-sitzigen Alice des Start-Ups Eviation.

Mit Blick auf den Commuter-Markt entwickelt Rolls-Royce in Bayern außerdem auch Komponenten für einen hybrid-elektrischen Antriebsstrang im Bereich um 500 kW.

Rolls-Royce ist nun seit bereits mehr als 100 Jahren Pionier der Luftfahrt. Mit der neuen Entwicklungseinheit „Rolls-Royce Electrical“ wird diese Pionierarbeit auch in Deutschland weiter vorangetrieben: als Wegbereiter der „dritten Ära“.