Dieser Artikel wurde von DaVinci Aviation verfasst, einem Start-up, das an einem neuen Design von Businessjets arbeitet. DaVinci Aviation sucht Partner, um ihre Idee in die nächste Entwicklungsphase zu bringen und freut sich über Ihre Hilfe. Sie können sie gerne direkt über das untenstehende Formular kontaktieren. Wenn Sie Ihre Start-up-Idee der Community vorstellen möchten, bitte kontaktieren Sie uns hier.
Inhaltsverzeichnis
DAS 21st CENTURY BUSINESS JET IST NOCH NICHT DA!
Der Luftverkehr ist vielleicht eine der Branchen, die aufgrund ihrer Auswirkungen auf die Umwelt am stärksten unter die Lupe genommen wird, ob zu Recht oder nicht. Die globale Erwärmung veranlasst die Regierungen der Welt, eine Politik der „Null-Netto-Emissionen“ zu definieren und durchzusetzen. In der Luftfahrt werden diese Richtlinien durch immer strengere Vorschriften durchgesetzt, die die nächste Generation von Flugzeugen und Antriebssystemen für die kommerzielle Luftfahrt hervorbringen werden. Die grüne Luftfahrt scheint also eine nächste Verpflichtung der Menschheit mit den damit verbundenen Geschäftsmöglichkeiten zu sein.
Tatsächlich haben sich in den letzten Jahren immer mehr Unternehmer, Startups, Investoren und die große Industrie selbst in diesen Wettlauf um eine grünere Luftfahrt aufgenommen. Auf der einen Seite wurden unzählige (und immer noch zählende) kleine elektrische Luftfahrzeugkonzepte mit vielen kleinen Propellern, die überall verteilt sind, von ebenso vielen Unternehmern und ihren Startups vorgeschlagen, um die UAM (Urban Air Mobility) zu liefern.
Angesichts der Herausforderungen der fehlenden Regulierung, geschweige denn der fehlenden Infrastruktur (beide noch in weiter Ferne) und des sicheren Betriebs in dicht besiedelten Gebieten, fühlt es sich an, als wäre UAM ein neu erfundenes Bedürfnis für den elektrifizierten Luftverkehr zumindest im urbanen Maßstab eine Chance, die einzige, zu der Batterien mit ihren derzeitigen Einschränkungen fähig sein könnten. Dennoch investieren Investoren nicht unerhebliche Geldbeträge in diese Art von Startups.
Andererseits haben große Flugzeughersteller und Forschungseinrichtungen (seit langem) Studien über neue exotische Transportflugzeugkonfigurationen auf der Suche nach effizienteren (dh weniger treibstoffverbrauchenden) Flugzeugen initiiert.
Gleichzeitig versuchen sie zusammen mit den großen Triebwerksherstellern herauszufinden, wie man neuartige Hybridantriebssysteme in aktuelle Flugzeugzellen integrieren kann, ohne zu viel Volumen und Gewicht für die Nutzlast aufzugeben.
WIRD DIE ELEKTRIFIZIERUNG DIE LUFTFAHRT JEMALS GRÜNER MACHEN?
Um effizienter (und damit umweltschonender) fliegen zu können, ist das Flugzeuggewicht letztlich einer der wichtigsten Faktoren und muss niedrig gehalten werden. Es ist aus heutiger Sicht wirklich unklar, wie viel zusätzliche Hardware in den aktuellen E- und Hybrid-Antriebskonzepten steckt, wie zum Beispiel:
- Elektromotoren (meist aus Eisen und Kupfer),
- Hochspannungskabel,
- Wärmeableitgeräte,
- Stromrichter
- Gasgeneratoren zum Aufladen von Batterien während des Fluges,
- Batteriegewicht (für jedes Kilogramm Kerosin werden ~11kg Batterien benötigt, um den gleichen nutzbaren Schub über die gleiche Dauer zu erzeugen),
- die sich bei Erschöpfung nicht auflöst (im Gegensatz zum Kraftstoffgewicht)
ein Elektroflugzeug überhaupt effizient machen kann.
Nehmen wir an, wir standen kurz davor, die oben erwähnten Gewichts- und Volumenprobleme der Hardware zu lösen und eine Erhöhung der Energiedichte um den Faktor 13 zu erreichen (derzeit ~300Wh/kg – erforderlich, um den Treibstoff im Langstreckenflug zu ersetzen: ~4000Wh /kg) der Batterien. Könnten wir die Luftfahrt sofort elektrifizieren?
Die nächste Frage ist: Wo würden wir eine riesige Anzahl (Millionen?) von Batterien aufladen? Heute könnten wir sie bestenfalls an die Stromnetze anschließen, die meist mit fossilen und nuklearen Brennstoffen betrieben werden.
Und dann, woher würden wir all die Mineralien nehmen, um diese vielen Batterien zu bauen und sie zu ersetzen, wenn sie erschöpft sind (die Batterielebensdauer beträgt nur wenige Jahre).
Um mit Batterien wirklich grün zu fliegen, sollten zunächst noch eine Reihe wichtiger Probleme gelöst werden:
- Schaffen Sie die globale Infrastruktur zum Aufladen von Batterien aus erneuerbaren Energiequellen (Wind, Sonne, Wasser…). Das Verbrennen einer Art Kraftstoff in einem Kraftwerk, die Erzeugung elektrischer Energie, die Speicherung in Batterien und die anschließende Entnahme aus der Batterie selbst ist ein weniger effizienter Prozess als die direkte Verbrennung von Kraftstoff in einer Motorbrennkammer.
- Finden Sie einen Weg, die Mineralien für die Batterien im großen Stil zu extrahieren und zu verarbeiten, um die Luftfahrt (und die Automobilindustrie) in einer Weise mit „0 Nettoemissionen“ anzutreiben.
- Finden Sie einen Weg, die Baumaterialien der leeren Batterien effektiv zu recyceln. Ein Scheitern bei dieser letzten Herausforderung würde bald ein zusätzliches globales Umweltverschmutzungsproblem schaffen, das so überwältigend ist wie der Plastikmüll selbst.
Ehrlich gesagt sehen wir noch niemanden, weder Regierungen noch Elektrifizierungsfans, die sich diesen immensen Herausforderungen stellen.
Auch wenn all diese Probleme eines Tages gelöst werden könnten, um eine grünere Luftfahrt zu ermöglichen, wird es aus heutiger Sicht so schnell keine praktische Anwendung geben, und vielleicht hat sie angesichts der vielen technischen und politischen Herausforderungen gewonnen nicht für die nächsten fünfzehn bis zwanzig Jahre. Und wenn dies ein Schlag für die Umwelt ist, dann auch für die Geschäftsmöglichkeiten.
JETZT GIBT ES EINE CHANCE FÜR GRÜNE LUFTFAHRT UND FÜR UNTERNEHMEN
In dieser Eile scheint niemand erkannt zu haben, dass es einen ganzen Zweig der Luftfahrt gibt, die Geschäftsluftfahrt, in der gerade eine verborgene, aber riesige Chance liegt, umweltfreundlicher zu fliegen und damit unsere Verpflichtung gegenüber unserem Heimatplaneten zu erfüllen und große Gewinne zu erzielen gleiche Zeit.
Der der Business Aviation ist für die aktiven Hersteller in diesem Segment ein durchaus lukrativer Markt.
Dies sind einige, aber sehr gute Beispiele aus den letzten zehn Jahren, wie diese Hersteller bereits ab dem Indienststellungsdatum ihrer neuen Produkte einen sehr zufriedenstellenden Auftragsfluss genießen konnten.
Im Allgemeinen war der Markt der BJs in den letzten zehn Jahren sehr lebhaft und wird in Zukunft voraussichtlich noch weiter wachsen, insbesondere wenn Chinas Behörden ihre Lufträume der privaten Luftfahrt zur Verfügung stellen werden.
Wenn die unmittelbaren Auswirkungen der Pandemie auch die gesamte Flugzeugindustrie durch die Lieferketten getroffen haben, ist die Reaktion wohlhabender Einzelpersonen und Unternehmen auf diese COVID-Zeit, die private Luftfahrt als eine Möglichkeit zu betrachten, große Menschenmengen zu vermeiden Verkehrsflugzeuge und Flughafenterminals.
Auf der anderen Seite ist dieser Markt vollständig von einer Reihe von Unternehmen besetzt, die wir aufgrund ihres Markenrufs und ihrer Technologie als Ferrari und Porsche der Luftfahrt bezeichnen könnten. Sie haben keine Nische in keinem Segment davon hinterlassen.
Wo ist dann die Chance, jetzt damit anzufangen, die Luftfahrt grüner zu machen und damit Gewinn zu machen?
BEREICHE FÜR RADIKALISCHE INNOVATION
Es mag überraschen, aber die meisten aerodynamischen und strukturellen Elemente eines modernen Business-Jets haben sich seit der Einführung des ersten Privatjets in den sechziger Jahren des letzten Jahrhunderts nicht wesentlich verändert. Einige der wichtigsten Verkaufsargumente eines BJ, wie der ununterbrochene Kabinenboden und die Kabinenhöhe, steuern das Flugzeuglayout so, dass es inhärente Ineffizienzen (strukturell und aerodynamisch) dieser Art von Design gibt.
Nun, stellen Sie sich für einen Moment vor, Sie könnten auf einem Markt voller „Carbon-gekopierter“ Produkte, die kaum voneinander zu unterscheiden sind, ein Flugzeug auf den Markt bringen, das mit seinen eleganten, aber futuristischen Linien direkt aus einem Science-Fiction-Film zu stammen scheint. Und stellen Sie sich vor, dass dieses Flugzeug bieten kann
- verbessert um bis zu 30+% spezifische Luftreichweite (wie viele Meilen ein Flugzeug pro Pfund verbranntem Treibstoff fliegt) im Vergleich zu bestehenden Flugzeugen
- entsprechend reduzierter CO2-Ausstoß
- bieten den Passagieren mehr Kabinenkomfort und Annehmlichkeiten als die bestehenden Designs
- eine Geschäftsmöglichkeit von 500+m$/Jahr im Business Jet Marktsegment zu schaffen
- und ein Vorreiter für die Neugestaltung der kommerziellen Luftfahrt sein
- das Potenzial, jede Art von zukünftigen Antriebssystemen (vollelektrisch, hybrid, Wasserstoff…) unterzubringen, sollten sie verfügbar werden und wirklich effizienter sein als die aktuellen.
Mit diesen Zielen sind wir bei DaVinci Aviation aufgebrochen. Wir haben die Elemente des aktuellen Designs von Grund auf überdacht und den Business Jet zu einem wahrhaft umweltfreundlichen Flugzeug des 21. Jahrhunderts neu erfunden.
Dieser Prozess ist unserer Meinung nach gelungen und unsere Leistungsprognosen, basierend auf unserer Ingenieursarbeit, zeigen einen signifikanten Vorteil unseres Konzepts in Bezug auf das Flugzeug in zwei Marktsegmenten gleichzeitig (leichte und mittelgroße Business Jets).
Wir können konstruktionsbedingt eine umweltfreundlichere Flugzeugzelle anbieten, dh einen geringeren Verbrauch (und damit weniger Emissionen) bei gleicher oder höherer Reisegeschwindigkeit als bestehende Flugzeuge in den beiden oben genannten Marktsegmenten.
Angesichts des wachsenden Umweltbewusstseins von Einzelpersonen und Regierungen bedeutet ein umweltfreundlicheres Flugzeug eine breitere Akzeptanz durch die breite Öffentlichkeit, Zertifizierungsstellen, politische Führer, umweltbewusste Geschäftsleute und Unternehmen.
DER WEG VORAUS
Wir haben ein Design in der Konzeptphase entwickelt. Der konzeptionelle Entwurf ist eine gängige und grundlegende Praxis bei jedem großen Flugzeughersteller, um die Solidität eines Konzepts sowohl aus technischer als auch aus Marketing-Sicht zu überprüfen, bevor in die anspruchsvolle Vorentwurfsphase übergegangen wird. Dies könnten wir mit unseren eigenen Mitteln erreichen.
Die nächsten Schritte sind grundlegend und dennoch finanziell und zeitlich wenig anspruchsvoll: Eine genauere Überprüfung unserer Ergebnisse ist erforderlich, um unsere Vorhersagen zu bestätigen und das Konzeptpotenzial zu festigen, etwa bei Spezialeinsätzen wie der Air Ambulance. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen virtuelle aerodynamische und strukturelle Modelle des Flugzeugs erstellt werden. Das aerodynamische Modell würde in einem virtuellen (mathematischen) Windkanal laufen, um den aerodynamischen Widerstand und andere Stabilitätseigenschaften der vorgeschlagenen Konfiguration mit größerer Genauigkeit vorherzusagen. Das Strukturlayoutmodell würde einen Überblick über die strukturelle Machbarkeit, die allgemeine Anordnung der Flugzeugelemente, die erforderliche Materialtechnologie und eine genauere Schätzung des Flugzeugleergewichts geben. Der finanzielle Aufwand dieser Phase könnte in der Größenordnung von 250 € liegen.
Angenommen, das Konzept würde die Prüfung mit Bravour bestehen, wie wir es erwarten, müsste eine finanzielle und technische Maschine, das Unternehmen, geschaffen werden, das in der Lage ist, das Konzept zum Leben zu erwecken, zu zertifizieren und zu vermarkten.
Ein Projekt wie dieses läge in der Größenordnung von 500 Mio. $ auf einer Zeitskala von ~6 Jahren und verteilt sich ungefähr wie folgt:
• Vorläufiges Design für PDR – 1.2 Jahre – 70 Mio
• Detailliertes Design nach CDR -1.5 Jahre – 90 Mio. $
• 1 Prototypenbau – 8 Mio. $ – 3 erforderlich
• Entwicklung (Engineering & Flugtest) – 2 Jahre – 180 Mio. $
• Zertifizierung (Engineering & Flugtest) und Marketing – 1.2 Jahre – 110 Mio. $
Diese Zahlen gelten für einen erfahrenen und gut organisierten Hersteller, dh einen Hersteller mit Erfahrung in Konstruktion, Bau, Zulassung und Vermarktung eines komplexen Luftfahrzeugs. Startups wie Boom, Tesla, Blue Origin und SpaceX sind jedoch der lebende Beweis dafür, dass große Visionen kein Ziel schwer genug machen, das nicht erreicht werden kann.
