Elektroantrieb

Pilot Report: Pipistrel WATTsUP


Viele Flugzeughersteller sprechen vom Fliegen mit Elektroantrieb, manche haben sogar schon einen „Stromflieger“ im Programm, doch bislang sind es eher Nischenprodukte. Die Leichtbauexperten von Pipistrel haben jetzt einen Zweisitzer vorgestellt, der so etwas wie Alltagstauglichkeit verspricht

Von Redaktion
Pilot Report: Pipistrel WATTsUP


WattsUp! – am Anfang stand nur ein Wortspiel von Vid Plevnik, dem Chefentwickler des neuen Elektro-Projekts von Pipistrel. Doch der Name ist geblieben. Die WattsUp ist da, ein elektrisch fliegender Zweisitzer. Der Hochdecker hob erstmals am 12. August ab, gesteuert von seinem Erfinder Tine Tomažič. Seine erste offizielle Präsentation hatte der E-Flieger am 30. August auf der Messe von Blois in Frankreich. Viele ähnliche Projekte hat es in letzter Zeit gegeben, manche standen sogar kurz vor der Marktreife – um es dann aber doch nicht zu schaffen, wie die chinesische e430 von Yuneec oder das Projekt von Beyond Aviation im Jahr 2011, bei dem die Cessna 172 elektrifiziert werden sollte. Dennoch kann sich die WattsUp Hoffnungen auf eine baldige Kommerzialisierung machen, denn Pipistrel hält – abgesehen vom Motor – alle Trümpfe in der eigenen Hand: den Produktionsapparat, die Rechte an der Technologie und nicht zuletzt ein exzellentes Marketing.

Ajdovščina, Slowenien: Ich bin zu Besuch bei Pipistrel, um den Wunderflieger als erster Journalist exklusiv fliegen zu dürfen. Die Idee für den jüngsten Wurf hatte einmal mehr Tine Tomažič, der hochbegabte Ingenieur, der mit nur 24 Jahren den Viersitzer Panthera entwickelt hat (Pilot Report in fliegermagazin 4/2014). Momentan gibt es nur den Prototypen, er hat gerade mal 15 Flugstunden hinter sich. Die Forschungs- und Entwicklungsabteilung hier wirkt wie eine Mischung aus Silicon Valley und Scaled Composites: Etwa zehn junge Ingenieure, zwischen 25 und 40 Jahre alt, teilen sich eine Werkstatt mit 3D-Drucker, Computern und Prüfständen, um zu basteln, zu testen, zu erfinden. Die Atmosphäre ist locker, an der Eingangstür warnt ein Schild wie im Zoo die Besucher: „Bitte nicht füttern!“ Als Basis für die WattsUp haben sich die findigen Flugzeugbauer für den Alpha Trainer entschieden (Pilot Report in fliegermagazin 9/2013), dessen leichte Zelle ohne Antrieb nur 205 Kilo wiegt.

Sieht so die Zukunft aus? Äußerlich ist Pipistrels Neue vom Alpha Trainer kaum zu unterscheiden

Tine gründete eine kleine Task Force, zu der sein Bruder Jure gehört, der das BMS (Battery Management System) und die speziellen Instrumente für den Elektro-Motor entworfen hat. Marko Lemut kümmerte sich um die Integration des Verbundwerkstoffs, vom Aerodynamiker Gregor Veble stammt der Propeller. Die WattsUp ist für ein ganz spezielles Einsatzgebiet gebaut: die Platzrunde. Akkubetriebene Fahrzeuge aller Art müssen vor allem zwei Probleme in den Griff bekommen: das möglichst schnelle Aufladen und die Kühlung der Stromquellen. Vorgabe war, dass die Ladezeit nicht länger als die Flugzeit dauern sollte. Bei der Elektro-Variante des Pipistrel Taurus braucht man drei bis fünf Stunden Ladezeit für 30 Minuten Motorflug. Das geht für einen Motorsegler, der nicht ständig mit Motorkraft fliegt, vielleicht noch in Ordnung. Doch für ein Schulflugzeug ist das nicht akzeptabel. Die Ladezeit hängt von der kW-Leistung ab, die per Steckdose zur Verfügung steht.

Die meisten Stromkunden haben nur Zugang zu nicht-industriellem Drehstrom mit maximal 18 kW. Deshalb leisten die WattsUp-Akkus 17 kW/h: So reichen 45 Minuten aus, um bei 18 kW das Flugzeug vollständig aufzuladen. Theoretisch ist dann knapp eine Stunde Flug möglich. Um das Hitzeproblem zu lösen, haben sich die Entwickler für viele kleine Akkuzellen statt einer großen entschieden. So verteilt sich die entstehende Wärme besser. Bei der WattsUp sorgen sechs Akku-Sets mit je zehn parallelen Zellen für Energie. Ventilatoren halten vor allem am Boden die Temperatur unten, im Flug kühlt der Fahrtwind. Die Lithium-Polymer-Akkus sind für eine Spannung von 450 Volt und eine Stromstärke von 200 Ampere ausgelegt. Drei Akku-Sets finden vorn unter der Cowling Platz, drei weitere werden im Gepäckfach hinter der Kabine verstaut. Jedes Set wiegt rund 20 Kilogramm – macht ein Gesamtgewicht von 120 Kilo.

Grüner Flieger: Falls der Strom für den Antrieb 
aus erneuerbaren Energien kommt, ist Fliegen 
mit Elektromotor eine saubere Sache (Foto: Jean-Marie Urlacher)

Einschubleisten ermöglichen den einfachen Wechsel der Akkus, das „Plug & Play“ dauert nicht länger als zehn Minuten. Jedes Akku-Set hat ein Display, auf dem sich Ladezustand und Temperatur, aber auch sein „Gesundheitszustand“ ablesen lassen. 120 Kilo für Batterien sind schon eine Last – vergleichsweise zierlich wirkt dagegen der Siemens-Elektromotor mit 14 Kilogramm. Er leistet 85 kW, umgerechnet etwa 116 PS und damit 36 PS mehr als der Rotax 912 des Alpha Trainers. Eines ist damit schon mal klar: Als deutsches UL wird es die WattsUp vorerst nicht geben, ihre derzeitige Abflugmasse von 550 Kilo sprengt die geltenden Limits. Pipistrel hat bei der EASA eine Ausnahmegenehmigung beantragt, um unter die Regelung für Tragschrauber mit 560 Kilogramm MTOM fallen zu dürfen. Das klingt, vorsichtig ausgedrückt, nach einem kühnen Plan. Eine Zulassung als Euro-LSA ist da wohl wahrscheinlicher. Man wird sehen. Ein bemerkenswertes Detail an der WattsUp ist der Propeller.

„Propmill“ nennt Forschungs-Chef Dr. Gregor Veble das Produkt seiner Überlegungen. Sobald die WattsUp bei etwa 1000 Motorumdrehungen mit dem Sinkflug beginnt, wird die WattsUp zur Windkraftanlage und lädt ihre Akkus wieder auf. „Bei jeder Platzrunde gewinnen wir damit 13 Prozent der Energie zurück. Das macht nach sechseinhalb Runden eine Gratis-Tour“, erläutert Tine. Die Form des (Fest-)Propellers wurde für die drei typischen Phasen einer Platzrunde optimiert: Start mit viel Steigleistung, Gegenanflug mit weniger Schub und Sinkflug – bei dem die Rückgewinnung der Energie startet. Der Prop von GT ist beim Prototyp noch aus Holz und Composite, soll aber in der Serienversion aus Carbon sein. Es wird Zeit, das alles zu testen. Nach unserem 20-minütigen Fotoflug mit Begleitflugzeug bietet mir Tine zwei Platzrunden am Steuer an, um die WattsUp auf ihren Einsatzzweck hin zu testen: im Schulbetrieb.

Tanken, nein danke: Ob sich die Elektrofliegerei schon bald durchsetzen wird?

Eine übliche Unterrichtseinheit, meint Tine, dauert selten länger als eine Stunde, und mit durchschnittlich vier bis sechs Minuten pro Platzrunde wären mit voller Ladung bis zu zehn Platzrunden möglich. Der Vorflug-Check fällt knapp aus, denn es gibt nicht viel zu überprüfen: den Behälter für die Kühlflüssigkeit, dann die Verbindung zwischen Akku und Motor – das war ’s auch schon. Auch im Cockpit ist alles übersichtlich. Alle Instrumente (Fahrtmesser, Höhenmesser, Vario, Drehzahlmesser und Künstlicher Horizont) kommen vom slowenischen Hersteller LX; den Bordcomputer hat Pipistrel selbst entworfen. Er zeigt mit leicht verständlichen Piktogrammen alle Informationen über Motor, BMS, Akkus und Ladestation an. Der Leistungshebel arbeitet magnetisch und damit kabellos. Im ersten Viertel des Hebelwegs bleibt der Propeller noch spannungsfrei, um ungewolltes „Gasgeben“ zu verhindern.

Beim Startvorgang leuchten nacheinander vier Schalter von links nach rechts auf: Master „ON“, Avionik „ON“, Akku „ON“, nach drei Sekunden bestätigt dann ein Klickgeräusch, dass alle Systeme die volle Voltzahl erreicht haben. Schaltet man den letzten Knopf auf „ON“, ist auch der Leistungshebel aktiv. Die Kühlventilatoren laufen an, man hört ein leichtes Brummen. Ich bewege den Leistungshebel, und der Propeller beginnt sich zu drehen. Schon bei geringfügig mehr Hebelweg rollt die Maschine an, für das Rollen benötige ich kaum mehr als 10 kW Leistung, sagt mir das Bordsystem. Am Rollhalt ziehe ich den Leistungshebel auf Null, der Propeller stoppt sofort. Energieverbrauch gleich null. Zweite Klappenstufe für einen Kurzstart, letzter Check der Motor-Parameter. Fertig zum Start! Volle Leistung, mir werden 71 kW angezeigt, die Beschleunigung ist sehr direkt und stärker als bei einem Rotax.

Volles Haus: Das Gepäckfach der WattsUp ist mit drei Akku-Paketen à 20 Kilogramm voll belegt (Foto: Jean-Marie Urlacher)

Bei ungefähr 40 Knoten IAS und nach etwa 250 Metern sind wir in der Luft. 60 Knoten, eine Klappenstufe zurück, bei 70 die letzte. Die Maschine steigt bei dieser Geschwindigkeit sehr gut. Ich reduziere auf 50 kW, kurve nach links und steige weiter. Im Querabflug zeigt das Variometer zwischen 800 und 1000 ft/min. „Fällt Dir auf, wie still es ist?“, fragt mich Tine. Tatsächlich: Wir tragen keine Headsets und können uns seit Flugbeginn bestens unterhalten, selbst bei voller Leistung. Vom Boden aus klingt das Flugzeug übrigens wie eine scheinbar weit entfernte, dröhnende Turbine, der Propeller dreht relativ langsam mit 2300 rpm. Im Cockpit hört es sich eher nach „fliegender Waschmaschine“ an, meint Tine.

Im Gegenanflug reduziere ich auf 15 kW, die Speed liegt dann bei 70 Knoten. Erste Klappenstufe, Eindrehen in den Endanflug, ich schalte auf Leerlauf. Der Bordcomputer zeigt uns eine negative Ampere-Zahl, der Propeller lädt die Akkus wieder auf – genial! Jetzt, im „Propmill“-Modus, erinnert mich das Geräusch fast an eine Transall, und so fühlt sich auch eine Luftbremse an. Die Klappen, jetzt ganz ausgefahren, sind übrigens als Flaperons ausgelegt, so bleibt der Hochdecker auch im Langsamflug sehr agil um die Längsachse.

Was kostet nun eine elektrische Flugstunde? Ist es billiger als Fliegen mit Benzin?

Das Handling bleibt unkritisch, die WattsUp landet sich wie ein ganz normales Flugzeug. Wir setzen auf für ein Touch and go; volle Leistung, wir heben ab zur zweiten Platzrunde. Beim zweiten Mal mache ich eine kurze Landung, ohne Probleme. Wir rollen zurück zur Parkposition. Hier betätige ich die vier Schalter in umgekehrter Reihenfolge, der Propeller dreht sich langsamer und stoppt dann. Das war wie Magie! Was kostet nun eine elektrische Flugstunde? Ist es billiger als Fliegen mit Benzin? „Na ja, das hängt vom Kilowattpreis pro Stunde in Deinem Land ab“, antwortet Tine. Bei mir in Frankreich sind es ungefähr 13 Cent; die WattsUp verbraucht zirka 17 kw/h, womit ich auf einen Preis von 2,20 Euro pro Stunde komme.

Doch man darf die versteckten Kosten nicht unterschlagen, denn Akkus halten nicht ewig – und kosten nicht gerade wenig, wenn man sie ersetzen muss. Vor der nächsten AERO in Friedrichshafen will Pipistrel keine exakte Kostenkalkulation vorstellen, ergänzt Tine. „Wir wissen noch nicht, ob wir ein Leih- oder ein Kaufsystem für die Akkus anbieten.“ Als Kaufpreis für die WattsUp gibt Pipistrel 99 000 Euro an, der Extra-Sechserpack Akkus kostet 12 000 Euro. Für Motor und Akkus nennt Pipistrel als Betriebszeit bis zur Grundüberholung 2000 Stunden; die Instandsetzung der Akkus könnte zirka 10 000 Euro kosten, der Getriebewechsel 4 000 Euro. Damit kommt man auf etwa 45 Euro pro Flugstunde. Für die WattsUp liegen schon knapp 30 Bestellungen vor.

Firmenstolz: Tine Tomažic von Pipistrel ist derzeit einer der innovativsten Flugzeugdesigner der Welt. Für eine deutsche UL-Zulassung ist die WattsUp aber zu schwer (Foto: Jean-Marie Urlacher)

Pipistrel arbeitet an einem Vermarktungskonzept für Flugschulen, zu dem ein Doppel aus WattsUp und Alpha Trainer gehört: Der Elektroflieger bleibt in der Platzrunde, für alle weiteren Flüge und die Navigationsausbildung gibt es den Verbrenner. Klingt vielversprechend, doch vergessen wir bei aller Euphorie nicht, dass der Elektroflug noch am Anfang steht. Wir sehen echte Pioniere, aber auch ein hohes technologisches und finanzielles Risiko.Doch der Markt für ein Elektroflugzeug war noch nie so reif wie jetzt. Warten wir die nächste AERO ab – sie wird ganz bestimmt spannend!

Text & Fotos: Jean-Marie Urlacher, fliegermagazin 13/2014

Technische Daten
Pipistrel WattsUp
  • Pipistrel d. o. o. Ajdovščina, Goriška cesta 50a, SI-5270 Ajdovščina, Slowenien, Telefon: 00386/5 36 63873, www.pipistrel.si
  • 10,50 m
  • 9,29 qm
  • 6,50 m
  • 2,05 m
  • 350 kg
  • 550 kg
  • Siemens/85 kW (114 PS)
  • GT, 2-Blatt, fest, Holz, 1,80 m
  • 5 m/sec.
  • 1 h
  • 99 000 Euro (Preis für 6 Zusatzakkus: 12 000 Euro)
Schlagwörter
  • Elektroantrieb
  • Siemens
  • Siemens-Elektromotor
  • E-Flieger
  • Schulbetrieb
  • Elektromotor
  • Pipistrel
  • Schulflugzeug
  • Pipistrel WATTsUP
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