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Comco Ikarus C42 CS mit Elektroantrieb: Leise Revolution?


fliegermagazin - epaper ⋅ Ausgabe 120/2018 vom 16.11.2018

Keine Frage: Elektrische Antriebe sind im Kommen, auch bei Luftfahrzeugen. Comco Ikarus testet derzeit, ob der UL-Bestseller C42 auch mit Elektromotor überzeugen kann


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Bildquelle: fliegermagazin, Ausgabe 120/2018

Stand der Dinge So sieht es unter der Cowling der elektrischen C42 CS aus. Vielleicht müssen sich Piloten in Zukunft an einen ähnlichen Anblick gewöhnen


Die C42 ist ein Dauerbrenner unter den UL-Dreiachsern, und das seit 22 Jahren. Nahezu 1600 Exemplare des Musters verließen das kleine Werk am Mengener Regionalflugplatz; insgesamt fertigte Comco Ikarus über 3200 Maschinen. In der Zulassungsstatistik ist die C42 seit Jahren auf den vorderen ...

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... Plätzen zu finden, dabei sehr oft auf Platz eins (zuletzt 2016).

Gut – sie mag nicht das aufregendste UL sein, doch was dieses Leichtflugzeug so beliebt und erfolgreich gemacht hat, sind seine gutmütigen Flugeigenschaften, seine Robustheit und nicht zuletzt, dass es sich dank der einfachen Konstruktion leicht reparieren lässt. Bis jetzt haben es die normalen Rotax-Motoren getan, die in der UL-Szene tonangebend und das Maß der Dinge sind. Doch auch bei ULs ist inzwischen die Frage nach einem alternativen Antrieb aufgetaucht – dem elektrischen. Dessen Vorteile sind unter anderem ein Wirkungsgrad von 95 Prozent und mehr, im Gegensatz zum Verbrennungsmotor mit nur 30 bis 35 Prozent. Nicht zuletzt sind Elektroflieger sehr leise, was sie vor allem für Flugschulen mit intensivem Platzrundenbetrieb interessant macht.

Hört sich alles gut an, meinte auch Comco Ikarus-Geschäftsführer Horst Lieb und beauftragte ein Ingenieurbüro, das Ganze gründlich zu untersuchen. Schnell wurde sondiert, und man entschied sich für die deutsche Firma Geiger-Engineering, die bereits etwa 300 komplette elektrische Antriebsstränge an unterschiedlichsten Kunden geliefert hatte. Über die Jahre 2017/2018 entstand das erste Erprobungsmuster auf Basis einer C42 CS. Liebs Philosophie: Der Verbrennungsmotor sollte sich leicht gegen einen elektrischen Antrieb mit vergleichbarer Leistung austauschen lassen. Vom Ansatz her passte diese Forderung in das Konzept des inzwischen erfahrenen Elektromotorenbauers Geiger-Engineering in Hirschaid bei Bamberg, der eigentlich Automatisierungssysteme und Industriesteuerungen entwickelt und fertigt

Firmenchef Joachim Geiger ist selbst passionierter Trikeflieger und kam so schon sehr früh mit dem oberschwäbischen Ingenieur und Fluglehrer Anton Roth zusammen. Aus ihrer Zusammenarbeit entstand ein kleiner Elektromotor mit der Typenbezeichnung HPD 10 mit 10 kW. Aber gleich 80 PS bei einem vorhande-nen Flugzeugmuster ersetzen? Keine leichte Aufgabe. 80 PS sind knapp 59 kW, und davon war man zu Beginn des Projekts bei Geiger-Engineering mit der verfügbaren Baureihe weit entfernt. Andererseits sind PS nicht gleich PS: Die HPD-Motoren haben aufgrund ihrer Bauart eine konstante Drehmomentkennlinie ab dem Einschalten über den gesamten Drehzahlbereich, unabhängig von Umgebungseinflüssen. Ein Verbrennungsmotor kann dagegen nur an einem bestimmten Drehzahlarbeitspunkt und bei optimalen Umgebungsbedingungen (Luftdruck, Temperatur, Treibstoffqualität) sein maximales Drehmoment entwickeln. Daraus resultiert, dass man in der Praxis Elektro-PS nicht mit Verbrennungsmotoren-PS vergleichen sollte. Bei Geiger-Engineering lautet die praktikable Formel, die sich nach vielen Messungen und Erfahrungen mit der Umrüstung von Luftfahrzeugen von Verbrenner auf Elektro herauskristallisiert hat: 1 Elektro-PS =entspricht 1,35 Verbrennungsmotoren-PS.

Zunächst war in der C42 CS Elektro ein HPD 32 mit einer Leistung von 32 kW eingebaut, mit dem Horst Lieb im April 2018 auch den Erstflug machte. Momentan ist ein H PD-40-Triebwerk mit 60 kW Leistung installiert – im Prinzip ein verbesserter HPD 32 und eigentlich ein Doppelmotor mit einer vollwertigen Redundanz durch die autonome Ansteuerung beider Einheiten mit je einem Controller. Sollte einer der beiden mechanisch gekoppelten Motoren ausfallen, bewirkt die Redundanz des Systems, dass die noch intakte Einheit für kurze Zeit die Arbeit der ausgefallenen übernehmen kann. Die beiden Controller bilden die Elektronikbox, die aus dem Gleichstrom der Batterien den getakteten Wechselstrom macht, den der Motor braucht. Über eine weitere Einheit, die sogenannte Powerbox, lässt sich die Spannung und damit die Drehzahl des Triebwerks steuern – quasi ein elektronischer Gashebel.

1 Goldener Oktober Das durchgehend gute Wetter bis in den Herbst kam der Flugerprobung bisher sehr entgegen. Über 20 Stunden war der E-Flieger in der Luft


2 Tüftler und Testpilot Toni Roth fliegt im Auftrag von Comco Ikarus das Erprobungsprogramm der elektrischen C42 und hilft beim Optimieren der Maschine


3 Kraftspeicher zwei Batterien im Heck, wo bei der »normalen« C42 der Benzintank ist. Die Halterungen sind noch provisorisch, tun aber ihren Dienst


PS BLEIBT PS?
Beim Hersteller Geiger-Engineering gilt die Formel: 1 E-PS entspricht 1,35 Verbrenner-PS

Mittelstandsförderung als Anschubhilfe

Um das Projekt einer elektrischen C42 in die Tat umzusetzen, machten beide Partner zunächst einen Kassensturz. Mit ernüchternden Ergebnissen: Zu gewaltig erschien das Vorhaben plötzlich, denn auf große Reserven oder ein Extra-Budget für ein Experiment wie dieses konnten beide Seiten nicht zurückgreifen. Die Lösung war die Mittelstandsförderung des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie. Projektträger ist das Zentrale Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM), ein bundesweites, technologie- und branchenoffenes Förderprogramm. Mit den bewilligten Förderanträgen konnte es dann losgehen.


Kaufwillige Interessenten gibt es schon heute


Auf der AERO 2018 war die Comco Ikarus C42 CS Elektro, die erst eine Woche vor Messebeginn am Flugplatz Mengen ihren Erstflug absolvierte, eindeutig ein Blickfang. Unter den über 31 000 Besuchern waren nicht wenige ernsthafte Interessenten, die sich im Anschluss an die Messe über Monate gedulden mussten, Neues vom Hersteller zu erfahren. Doch das Projekt wurde kurzzeitig von Comco auf Eis gelegt, denn die Produktion der stark nachgefragten »herkömmlichen« C42 ging einfach vor. Auch galt es, vorausschauende Modifikationen und Überarbeitungen am bewährten Muster mit Blick auf die zukünftige MTOM-Erhöhung bei ULs auf 600 Kilogramm zu berücksichtigen, für die man in jedem Fall gerüstet sein wollte.

Erneuter Auftritt von Anton »Toni« Roth: Dessen Firma Flugsport Roth aus der Nähe des oberschwäbischen Ravensburg übernahm für Comco die weiteren Flugversuche sowie die Ein- und Umbauten des stark verbesserten HPD 40, der seine 60 kW Startleistung auf einen Dreiblatt-Propeller des französischen Herstellers Duc Hélices überträgt. Der speziell für diese Leistungsklasse gefertigte Prop ist mit seinem 1,7 Kilogramm extrem leicht und bringt auch bei niedrigeren Drehzahlzahlen noch sehr gute Leistungen, wie Roth zu berichten weiß. Zum Einsatz kommt mittlerweile auch ein Prop mit 1,80 Metern Durchmesser von e-props.

Bis Ende Oktober hat die elektrische C42 rund 20 Flugstunden gesammelt, dank des bis in die späten Herbsttage stabilen Wetters. Fortlaufend werden die gespeicherten Daten analysiert und die Software zur Motorsteuerung an die neuen Messdaten angepasst.

Der Flug in einem Elektroflugzeug wie der C42 sei ruhig und ohne Vibrationen, so Roth. In der momentanen Konfiguration und mit einer Person an Bord rotiert die Maschine nach einer Strecke von 80 Metern und bei 90 km/h, das maximale Steigen liegt bei 3,7 Metern pro Sekunde. Auf der gewünschten Flughöhe angekommen reduziert Roth die Drehzahl von 2200 rpm auf ökonomische 1700 rpm. Damit pendelt sich der Fahrtmesser bei 120 km/h ein. Die maximale Flugdauer liegt bei 45 Minuten plus Sicherheitsreserve von 30 Minuten, möglich sind Entfernungen von bis zu 130 Kilometern. Die meisten Flugplätze im Radius von 200 Kilometern um seine Basis in Riedlingen hat Toni Roth schon mit der Elektro-C42 besucht – manche davon natürlich nur mit einer Zwischenstation zum Laden der Akkus.

Großes Staunen hinterließ der Elektroflieger beim Besuch auf dem 3. Deutschen Elektrofliegertreffen Anfang Oktober in Greiling bei Bad Tölz. Doch längst nicht überall lässt sich schnell und in ausreichender Menge Strom »tanken«; den meisten Flugplätzen fehlt die nötige Infrastruktur, um die Hochleistungsakkus rasch mit der erforderlichen Leistung zu laden. Auch auf dieser Seite ist offensichtlich noch viel zu tun.

Eingesteckt Nach 45 Minuten muss die C42 an die Ladestation


1 Zwischenlösung In zirka zwei Stunden sind die insgesamt sechs Batterien wieder geladen – wenn jede von ihnen an einem eigenen Ladegerät hängt


2 Not-Aus Sollte beim Laden oder im Betrieb irgendetwas schieflaufen, lässt sich das System mit diesem Handgriff abschalten


Das Entscheidende sind die Batterien

Von der Serienreife ist die elektrische C42 noch ein gutes Stück entfernt. Bei Comco Ikarus will man erst die Flugerprobung weiter voranschreiten lassen, sagt Geschäftsführer Horst Lieb: »Wir haben nach den 20 Flugstunden noch so viele Parameter zu erfliegen, damit wir ein geschlossenes Bild vom Antrieb erhalten. Mit den Akkus sind wir im Moment noch nicht dort, wo wir hinwollen.«

Dennoch gibt es schon jetzt ein paar Flugenthusiasten und auch zwei Flugschulen, die sofort bereit wären, eine Elektro-C42 zu kaufen, damit privat zu fliegen oder den Schulbetrieb aufzunehmen. Aber: »Solange sich noch Dinge ändern, insbesondere auch bei der Software, können wir nicht an den nächsten Schritt denken«, so Lieb. Es könne wohl Sommer 2019 werden, bis man alles etwas klarer sehe. »Vor allem wären bessere Akkus eine großartige Sache, aber es scheint, als müssten wir noch etwas darauf warten.«

Einen zusätzlichen Impuls könnte es aber durch Toni Roths Idee eines sogenannten Range Extenders geben, an dem er bereits arbeitet: ein Verbrennungsmotor, der als Stromerzeuger dient und die Reichweite des Elektrofliegers verlängert. Schon mit etwa 14 bis 18 (Verbrenner-)kW im Bauch des Luftfahrzeugs käme man ein ganzes Stück weiter – genau die elektrische Leistung, die die C42 im gemütlichen Reiseflug benötigen würde. Doch damit der Plan funktioniert, müssten weitere Anpassungen erfolgen, etwa am Einbau und der Absicherung der Batterien sowie ein vereinfachtes Stecker- und Ladesteckersystem.

Wie so viele andere UL-Hersteller baut Comco Ikarus auf die geplante Auflastung, mit der die C42 auf immerhin 560 Kilogramm MTOM kommen würde. »Wir sind seit einem halben Jahr auf die Auflastung vorbereitet und haben bereits entsprechende Ergänzungen vorgenommen«, sagt Horst Lieb. Die nächsten Monate gibt es also für Comco auch ohne eine elektrische C42 CS noch viel zu tun.

STECKDOSE GESUCHT!
Längst nicht jeder Flugplatz hat eine Lademöglichkeit für E-Flugzeuge. Das beeinflusst die Wahl einer Reiseroute

Gute Basis Die C42 CS ist die leistungsfähigste Variante des Allrounders. Vor allem das überarbeitete Fahrwerk bringt weniger Widerstand und mehr Speed


Nüchtern Im kargen Cockpit der Elektro-C42 fallen die beiden Controller für den Antrieb gleich auf. »Gashebel« ist der Drehregler ganz links am Bildrand

Die Kosten

Die Rechnung, ob sich ein Elektroantrieb lohnt, ist nicht einfach zu beantworten. Dazu ein paar Fakten: Auf den ersten Blick erscheint es plausibel, dass der E-Motor beim »Tanken« die Nase klar vorn hat – je nach Stromtarif und Zählweise rechnen Hersteller wie Comco Ikarus oder Pipistrel mit 2 bis 3 Euro pro Flugstunde oder 5 Euro für einen Ladezyklus. Ein Rotax 912 UL mit 80 PS (als kleinster Vertreter der 912-Familie) verbraucht zwischen 12 und 15 Liter Superbenzin pro Stunde, was bei den aktuellen Spritpreisen knapp 22 Euro ausmacht. Der gleiche Rotax 912 kostet beim Vertriebspartner Rotax Franz aktuell 12 347 Euro (netto), zuzüglich Anbauteilen und Sonderausstattungen, die je nach UL-Hersteller variieren können. Der Antrieb der C42 CS Elektro schlägt momentan mit zirka 28 000 Euro zu Buche (netto, Batterien inklusive). In der Regel ist ein Elektromotor wartungsfrei; für die jährliche Wartung des Rotax-Vierzylinders in einem professionellen Betrieb lassen sich 700 bis 1000 Euro veranschlagen. Die Lebensdauer der Akkus ist nicht unbegrenzt, irgendwann sind sie erschöpft und müssen ersetzt werden. Sie sind der mit Abstand teuerste Posten in Sachen Elektroantrieb; für acht Batterien ruft Geiger-Engineering knapp 22 500 Euro auf (netto). Manche Hersteller versprechen eine Mindestzahl von 500 Ladezyklen, andere sogar über 1000. Der Rotax 912 sollte nach einer Laufzeit von 2000 Stunden grundüberholt oder ausgetauscht werden, empfiehlt der Hersteller. Die Kosten dafür können unter denen einer Neuanschaffung liegen, wenn das eingeschickte abgelaufene Triebwerk überholt werden kann – und man die Zeit hat, darauf zu warten.
mn

Die Mitbewerber

Wer nach einem dreiachsgesteuerten Elektroluftfahrzeug sucht – Segler mit Klappantrieb ausgenommen –, hat es leicht: Es gibt nur zwei Einsitzer mit deutscher Verkehrszulassung, den Yuneec eSpyder (Bild Mitte; Pilot Report infliegermagazin #11.2013) und den New Song 120 E-Drive (Bild unten, Pilot Report infliegermagazin #9.2015). Ebenfalls serienreif ist der Zweisitzer Alpha Electro von Pipistrel (Pilot Report infliegermagazin Sonderheft #1.2014). Diese Maschine fliegt momentan bereits in der Schweiz und in Frankreich, wenn auch noch in einer Testphase und mit Einzelzulassung beziehungsweise dem Status eines Experimentalflugzeugs. Auch in den Niederlanden wartet eine Alpha Electro auf ihren Einsatz. Es sei damit zu rechnen, heißt es in der Schweiz, dass die EASA Anfang 2019 die Zulassung für den Composite-Hochdecker erteilt, dann als CS-LSA mit Musterzulassung. Mit einer MTOM von 550 Kilogramm könnte eine Maschine wie die Alpha Electro mit der geplanten Auflastung auf 600 Kilo auch als UL durchgehen. Für die nötige UL-Musterzulassung, die der Hersteller angehen müsste, wären allerdings auch neue Lufttüchtigkeitsforderungen nötig. Diese liegen, so Frank Einführer vom Luftsportgerätebüro des DAeC, bereits in der Schublade, um sie dem Luftfahrt-Bundesamt zuzuschicken, sobald der Zeitpunkt gekommen ist.
mn

Die Ausbildung

Elektroflug erscheint in erster Linie für Flugschulen interessant – mit Blick auf die nur geringe Reichweite. Sie fällt nicht so schwer ins Gewicht, weil Schüler meist in Flugplatznähe bleiben. Der Weg zur Ladestation ist also kurz. Die unzähligen Platzrunden in der Ausbildung sind mit einem leisen E-Flugzeug weniger belastend für die Anwohner. Doch mangels Reichweite sind keine Navigationsflüge über längere Strecken möglich. Daher ist eine rein elektrische Flugausbildung momentan nicht oder bestenfalls mit erhöhtem Aufwand praktikabel – etwa wenn die Flugschule Ersatzakkus am Zielflugplatz oder Zwischenstopp bereithält.

Darf man mit einer bestehenden Fluglizenz einfach mit einem Elektroflugzeug losfliegen? Was ULs betrifft, sieht Michael Kasten, Ausbildungs-Referent beim Deutschen Ultraleichtflugverband (DULV), keine Probleme. Die Ausbildung zur UL-Lizenz (SPL) befähige die Piloten dazu, beispielsweise dreiachsgesteuerte Maschinen zu fliegen, und das unabhängig vom Antrieb oder der Leistungsfähigkeit eines bestimmten Musters. Aber: »Natürlich ist man gut beraten, sich beim Umstieg auf eine völlig andere Maschine oder auch auf eine andere Antriebsart gründlich mit diesem Gerät vertraut zu machen«, so Kasten. Wenn das Thema Elektroflug soweit sei, dass es einen Platz in der Ausbildung findet, werde man das auch berücksichtigen, beispielsweise durch ergänzten Unterrichtsstoff und neue Prüfungsfragen.

Bei der Motorfluglizenz (PPL) liegt der Ball bei der EASA. Hier neigt man dazu, ein Flugzeug wie die Pipistrel Alpha Electro als eine Einmot-Variante anzusehen – im Gegensatz zu Multikoptern, mit denen sich die Agentur noch gesondert auseinandersetzen muss, so Dominique Roland von der EASA. Die PPL ließe sich dann pragmatisch an die neuen Erfordernisse des Elektroflugs anpassen – mittels eines akzeptierten Nachweisverfahrens (AMC, für acceptable means of compliance).
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FOTOS: JEAN-MARIE URL ACHER, FRANK HER ZOG, PETER W OLTER