Ortstermin beim Innocampus Biel: An der Berner Fachhochschule BFH wird ein innovatives Projekt für die Luftfahrt vorangetrieben. Innen warten die beiden jungen Elektroingenieure FH Steven Dünki und Patrick Wälti. Es sind die beiden Köpfe hinter dem Projekt «evolaris».

Seit Frühling 2014 arbeiten sie an einem elektrisch angetriebenen Flugzeug für den Kunstflug. Die Idee entstand bei Professor Urs Muntwyler während einer Projektarbeit im Photovoltaiklabor und wurde später als Projektstudie ausgeschrieben. Neben Urs Muntwyler steht auch Professor Andrea Vezzini hinter der Arbeit. Er machte sich in Sachen E-Flug einen Namen, als er um die Jahrtausendwende an der damaligen Ingenieurschule Biel den Elektromotor für das erste elektrisch angetriebene eigenstartfähige Segelflugzeug entwickelte, für die «Antares» von Lange.

Im Gespräch zeigen sich die beiden jungen Ingenieure Steven Dünki und Patrick Wälti voller Enthusiasmus für ihr innovatives Projekt. «Wir haben die Vision, dass wir der Kleinaviatik einen weiteren alternativen Antrieb zur Verfügung stellen können», hält Dünki fest. «Die heute üblichen Motoren sind veraltet, sie sind seit fünf Jahrzehnten kaum verbessert worden. Bei den Autos zeigt sich, dass sich die elektrisch angetriebenen Tesla und BMW i3 am Markt behaupten können.» Vorangegangen ist eine gemeinsame Diplomarbeit von Patrick Wälti und Steven Dünki mit dem Titel «Elektrischer Antrieb für den Motorkunstflug», bei der sie die wissenschaftlichen Grundlagen erarbeitet haben.

Für Patrick Wälti ist ein Kunstflugzeug zurzeit die genau richtige Anwendung für einen Elektromotor: «Hier wird dem Motor in kurzer Zeit eine extrem grosse Leistung abverlangt», hält er fest. «Das Ziel ist ein 15-minütiger Flug mit weiteren fünf Minuten Reserve, bei dem die Absolvierung eines Wettbewerbs-Kunstflugprogramms möglich ist.» Dafür hat die Batterie ein Speichervolumen von 30 kWh. Zum Vergleich: Ein Auto käme mit der gleichen Energiemenge 200 km weit. Der E-Motor ist dem Verbrennungsmotor auch bezüglich Leistungsdichte und Drehmoment überlegen. Ein weiterer grosser Pluspunkt ist die Minderung des Lärms. Dünki: «Verbrennungsmotoren verursachen beim Kunstflug eine hohe Lärmbelastung. Wegen der hohen Siedlungsdichte sind die Kunstflüge in der Schweiz strengen Restriktionen unterworfen und führen dennoch zu den meisten Lärmreklamationen.»

Die meisten Piloten gehören aber nicht der Kunstflug-Fraktion an, sondern sind «Überlandflieger». Da liegt die Frage nahe, ob vom wirtschaftlichen Gesichtspunkt her nicht die Entwicklung eines Reisemotors besser wäre. Die beiden Forscher schütteln den Kopf: «Mehrstündige Flüge mit einem rein elektrischen Antrieb sind noch nicht in greifbarer Nähe.» Erste auf dem Markt erhältliche Leichtflugzeuge mit bis zu zwei Sitzplätzen erreichen aktuell Flugzeiten von bis zu einer Stunde. Die Motorenleistungen dieser Flugzeuge bewegen sich in einem Leistungsbereich von 20 kW bis 80 kW. Für Dünki und Wälti ist klar, dass zukünftige Entwicklungen bei Reiseflugzeugen eher auf einem elektrischen Antrieb basieren werden, der mit einem «Range Extender» zusätzlich gespeist wird.

Projektpartner und Finanzierung

Um das Projekt nach aussen zu vertreten, wurde der Verein evolaris im Februar 2015 mit Sitz in Nidau gegründet. Der Verein entstand aus der Zusammenarbeit zwischen der Berner Fachhochschule für Technik und Informatik und dem Flugzeughersteller MSW Aviation AG in Wohlen AG.

Die veranschlagten Kosten für das Projekt betragen rund eine Mio. Franken. Das Bundesamt für Zivilluftfahrt unterstützt das Projekt zu rund zwei Drittel. Die restlichen rund 35 Prozent müssen über Sponsoren und Industriepartner sichergestellt werden. (pbg)

Wie steht es in Sachen Kosten mit der E-Votec 221? Gratis ist auch die «Stromfliegerei» nicht. Das «Pièce de résistance» wird die Batterie sein: Mit den hohen Entladeströmen wird die Lebensdauer schon bei 250 bis 300 Flügen erreicht. Das bedeutet, dass der Abschreiber pro Flugstunde der elektrischen Variante in etwa derselbe sein wird wie beim Verbrennungsmotor. Hingegen sind die Stromkosten mit etwa zehn Franken pro Flug sehr gering. Eine deutliche Kostenreduktion gibt es zudem beim Unterhalt: Hier können etwa 75 Prozent der Arbeits- und Materialkosten einer Motorenkontrolle eingespart werden. Aber auch sonst ist die Batterie ein Schlüsselelement, bei dem neue Lösungen gesucht werden müssen: «Je mehr Energie die Batterie pro Gewichtseinheit hat, desto weniger Leistung kann man ziehen», stellt «Batterietechniker» Patrick Wälti klar. «Wir wollen einerseits möglichst viel Leistung abrufen, aber eben auch möglichst viel Energie mitnehmen können.» So werde das elektrische Antriebssystem in allen Bereichen extrem ausfallen. Für Patrick Wälti ist die thermische Simulation der Batterie für die Votec 221 übrigens auch ein Teil seiner Masterarbeit. Neben Wälti und Steven Dünki wurde mit Patrick Haldi noch ein dritter junger Elektroingenieur ins Boot geholt, er kümmert sich um die Herstellung des Batterie-Managements.

Das Flugzeug selber wird im Verlaufe dieses Jahres in Wohlen AG gebaut. Die Firma MSW Aviation ist Industriepartner im Projekt und hat in der Aviatik einen sehr guten Namen für ihre Kunstflugzeuge und Restaurierungen von Oldtimern. Geplant ist eine Fertigstellung des Flugzeugs im Frühling 2017, und die Flugtestphase soll danach im gleichen Sommer erfolgen.