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Hybridluftschiffe – innovative Perspektive für den Cargo Transport?

Luftschiffe haben eine lange Tradition, schienen aber den Zenit ihrer wirtschaftlichen Nutzung längst überschritten zu haben. Im Jahr 1783 ließen die Brüder Joseph und Jacques Montgolfirére in Annonay, Frankreich einen ersten Freiballon fliegen. Durch die heiße Luft, die als Auftriebsgas genutzt wurde, konnte zwar eine Höhe von fast 2000 Metern erreicht werden, lenkbar war dieses Luftfahrzeug aber nicht. Erst durch den Einsatz von Dampfmaschinen und später Verbrennungsmotoren sowie die Nutzung von Wasserstoff und Helium als Traggase konnte Mitte bis Ende des 19. Jahrhunderts mehr Flexibilität beim Betrieb von Luftschiffen realisiert werden. Insbesondere in Deutschland ist die Entwicklung der Luftschiffe eng mit dem Unternehmen Zeppelin verbunden. In den ersten 40 Jahren des 20. Jahrhunderts etablierten sich Luftschiffe immer mehr zum Transport von Waren, Personen aber auch dem militärischen Einsatz. Die rasante Entwicklung von Technologien bei Flächenflugzeugen und Strahltriebwerken im und nach dem zweiten Weltkrieg beendete, in Kombination mit zahlreichen Unfällen von Luftschiffen, diesen Trend. In der Folge führten Luftschiffe nur noch ein Nischendasein als Werbeträger oder zu Rundflugzwecken.

Seit den 90er Jahren scheiterten einige Versuche, neue Luftschiffe für den Frachttransport zu entwickeln. Ein prominentes Beispiel in Deutschland ist die Cargolifter AG, die 2002 aufgrund von Kostensteigerung und fehlender finanzieller Mittel Insolvenz anmelden musste.

Neueste Ansätze der Luftschifftechnologie kombinieren Vorteile von Luftfahrzeugen leichter als Luft mit denen von Luftfahrzeugen schwerer als Luft, wie Flächenflugzeuge oder Hubschrauber. Herkömmliche Luftschiffe benötigen zum Start und zur Landung eine große Bodencrew und sind insbesondere in dieser und anderen Schwebephasen sehr anfällig gegenüber Böen und anderen Wettereinflüssen. Darüber hinaus müssen für den Start und die Landung besondere Infrastruktur und Flächen bereitgehalten werden, die von der klassischen Infrastruktur eines Flughafens abweichen. Zudem können die großen Auftriebskörper nur bedingt aerodynamisch für schnellere Reisegeschwindigkeit gestaltet werden. Diesen Nachteilen gegenüber stehen die Vorteile eines deutlich geringeren Energieverbrauches von Luftschiffen gegenüber Flugzeugen. Flugzeuge benötigen einen nicht unerheblichen Teil der eingesetzten Energie, um mit Hilfe des aerodynamischen Auftriebs vertikale Höhe zu Gewinnen und diese im Reiseflug zu halten. Diese Energie ist beim Einsatz von Luftschiffen durch den Auftriebskörper nicht notwendig. Zudem kann ein im Vergleich deutlich höherer Nutzlasttransport realisiert werden.

Hybride Luftschiffe kombinieren die in Auszügen vorgestellten Vorteile beider Luftfahrzeugtypen. Ein Auftriebskörper, gefüllt mit einem Traggas (meist Helium), erzeugt einen Großteil des benötigten Auftriebs. Dieser ist aber nicht alleine ausreichend, um das Luftschiff samt Nutzlast in die Luft zu bringen oder dort zu halten. Durch Pumpvorgänge des Heliums in mitgeführte Tanks kann der Auftrieb dazu zwar bedingt beeinflusst werden, in Abhängigkeit der Umfeldbedingungen und der Flugphase wird dennoch mehr Auftriebskraft benötigt. Dazu werden zwei aerodynamische Konzepte mit unterschiedlichen Anwendungsfeldern verfolgt. Zum einen kann der fehlende Auftrieb durch einen aerodynamisch überflossenen Auftriebskörper erzeugt werden. Dieses Verfahren eignet sich insbesondere für lange Transportwege und benötigt flughafenähnliche Infrastruktur zum Starten und Landen. Zum anderen kann der benötigte Auftrieb durch einen zusätzlichen Hauptrotor erzeugter werden (vergleichbar mit kleinen Helikopterhauptrotoren). Dieser Aufbau eignet sich für Luftschiffe, die für den Kurzstreckeneinsatz konzipiert sind und Lasten variabel absetzen und aufnehmen sollen.

Insgesamt sind durch die Weiterentwicklung von Luftschiffen keine Quantensprünge in der Technologieentwicklung zu erwarten. Stattdessen werden die Fortschritte der letzten Jahrzehnte, wie beispielsweise in der Triebwerksentwicklung für Luftfahrzeuge oder bei Materialien, genutzt und miteinander kombiniert. Eine Integration von neuen Technologien in die grundlegende Systemarchitektur von Luftschiffen ist z. B. vom Unternehmen Zeppelin NT in Form eines für Rundflüge und Forschungszwecke konzipierten Luftschiffes realisiert.

Es bleibt abzuwarten, ob sich ein ähnliches Produkt in Zukunft auch auf den Cargo Transport transferieren lässt. Die Rahmenbedingungen wie ein gestiegenes Nachhaltigkeitsbewusstsein, technologische Weiterentwicklung der benötigten Komponenten sowie der hybride Grundansatz lassen einen wirtschaftlichen Einsatzzweck vermuten. Dem entgegen stehen sehr hohe Investitions- und Entwicklungskosten, benötigte Infrastruktur zum Start und zur Landung sowie fehlende Best-Practice-Beispiele.

Dieser Trend-NEWSletter-Artikel wurde im Juli 2023 veröffentlicht.

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