Voll-elektrische Antriebe zeichnen sich durch einen hohen Wirkungsgrad aus. Batterien können dabei große Energiemengen in kurzer Zeit abgeben, was sie besonders für leistungsintensive Flugphasen wie den Start geeignet macht.
Ihr volles Potenzial können batterieelektrische Antriebe derzeit vor allem in kleineren Luftfahrzeugen entfalten. Aufgrund der begrenzten Energiedichte verfügbarer Batterien beschränkt sich ihr Einsatz aktuell auf Sport- und Schulflugzeuge sowie Fluggeräte im Bereich Urban und Regional Air Mobility. Für Regionalverkehrsflugzeuge bieten sich zunächst hybride Antriebssysteme in Kombination mit Gasturbinen an. Mittelfristig gelten wasserstoffbasierte Brennstoffzellensysteme – perspektivisch auch unter Nutzung flüssigen Wasserstoffs – als vielversprechend, mit Potenzial für eine spätere Ausweitung auf Kurz- und sogar Mittelstrecken.
Forschungsseitig kann die Entwicklung und Einführung leistungsstarker elektrischer Komponenten durch Untersuchungen zur Zuverlässigkeit und Sicherheit sowie zur Erhöhung der Leistungsdichte von Elektromotoren und Energiemanagement- und -verteilsystemen einschließlich Leistungselektronik und Schalttechnik führen.
Die sichere Übertragung von großen Mengen elektrischer Energie bei hohen Spannungen und hohen Strömen muss innerhalb des Gesamtsystems Flugzeug gewährleistet werden. Hierzu bedarf es der Erforschung von lebensdauermindernden Phänomenen und der Entwicklung von Regelkonzepten zur Minimierung von Degradationseffekten. In diesem Zusammenhang bedarf es der Entwicklung von Konzepten zur Zustandsüberwachung in batterieelektrischen und Brennstoffzellensystemen. Zudem muss die elektromagnetische Verträglichkeit des Systems sichergestellt sein.
Vor dem Hintergrund der beschriebenen hohen zu übertragenden elektrischen Leistungen muss gerade in Verbindung mit der Nutzung von flüssigem Wasserstoff die Entwicklung und Validierung eines geeigneten Konzepts für Kryotechnologie in Kombination mit Supraleitung weiter vorangetrieben werden.
Solche Technologien versprechen erhebliche Effizienzgewinne. Ihre erfolgreiche Validierung ist ein entscheidender Schritt hin zu effizienten elektrischen Luftfahrtantrieben der Zukunft – und erfordert eine enge interdisziplinäre Zusammenarbeit sowie weiterführende Forschung.
