30 Jahre Elektroflug Elektrisch fliegen neu gedacht

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FAULHABER Antriebssysteme

Am 1. Juli 1996 startete der solar-elektrische Motorsegler Icaré 2 der Uni Stuttgart zum erfolgreichen Erstflug. Die Ingenieure bewiesen damit schon damals, dass elektrische Energie nicht nur theoretisch, sondern auch praktisch als ernstzunehmende Alternative für die Luftfahrt genutzt werden kann – ein Rückblick auf eine einst visionär wirkende Idee.

Die aktuelle Debatte um nachhaltige Mobilität und emissionsfreie Antriebssysteme rückt technologische Pionierarbeiten in den Fokus, die an der Universität Stuttgart bereits vor über drei Jahrzehnten begannen. Lange bevor die Dekarbonisierung der Luftfahrt zum globalen Leitmotiv wurde, startete dort die Entwicklung elektrisch betriebener Flugzeuge.

Bemannter Flug ohne fossile Energieträger möglich

Maßgeblich geprägt wurde diese Entwicklung durch Professor Rudolf Rudolf Voit-Nitschmann. Unter seiner wissenschaftlichen Leitung am Institut für Flugzeugbau (IFB) entstand eine Reihe von Forschungsplattformen, die den internationalen Stand der Technik im Bereich des elektrischen Fliegens maßgeblich beeinflussten.Der Ursprung dieser technologischen Evolution liegt in den frühen 1990er-Jahren. Mit dem Projekt Icaré 2 konzipierte das IFB einen solar-elektrischen Motorsegler, der den Nachweis erbringen sollte, dass bemannter Flug ohne fossile Energieträger technisch realisierbar ist. Am 1. Juli 1996 validierte der erfolgreiche Erstflug die Praxistauglichkeit des Antriebskonzepts und setzte einen internationalen Meilenstein für die emissionsfreie Luftfahrt. 

Mit Icaré 2 demonstrierten die Stuttgarter Ingenieure, dass elektrische Energie eine funktionale Alternative für die Luftfahrt darstellt. Was zum damaligen Zeitpunkt als experimenteller Prototyp galt, bildet heute die technologische Basis für die Entwicklung hocheffizienter, nachhaltiger Flugzeugsysteme.

Was in Icaré 2 steckt

Icaré ist ein für den Solarbetrieb ausgelegtes Hochleistungsflugzeug, welches auf geringstes Sinken optimiert wurde. Besondere Merkmale sind unter anderem das geringe Leergewicht und die geringe Reisefluggeschwindigkeit, die an die Flugeigenschaften eines Oldtimers erinnert. Der 12-kW-Elektromotor ist wirkungsgrad-optimal am Seitenleitwerk angebracht. Für den Eigenstart und zum Speichern der Solarenergie ist ein Akku vorhanden. Für horizontales Fliegen benötigt Icaré nur knapp 2 kW an elektrischer Leistung. Die über 20 qm Solarfläche des Flugzeugs liefern bei optimaler Einstrahlung bis zu 3,5 kW. 

Hydrogenius: wasserstoffbetrieben fliegen

In der Folgephase weitete das Team am Institut für Flugzeugbau die Forschung auf alternative Energiespeicher und Energiewandler aus. Ein zentrales Ergebnis dieser Entwicklung war Mitte der 2000er-Jahre das Projekt Hydrogenius. Das Konzept basierte auf einer wasserstoffbetriebenen Brennstoffzellentechnologie und demonstrierte die Skalierbarkeit alternativer Energieträger für die Luftfahrt. Mit dem Gewinn des Berblinger-Wettbewerbs 2006 wurde die technologische Validität dieses Ansatzes fachlich bestätigt.

Meilenstein der elektrischen Luftfahrt: e-Genius

Den internationalen Durchbruch erreichte die Universität Stuttgart schließlich mit einem Projekt, das bis heute als Meilenstein der elektrischen Luftfahrt gilt: e-Genius. Der zweisitzige Elektroflieger wurde vollständig neu um den elektrischen Antrieb herum entwickelt – nicht als Umbau eines bestehenden Flugzeugs, sondern als konsequent auf Effizienz ausgelegte Neukonstruktion aus Faserverbundwerkstoff. Am 25. Mai 2011 hob der e-Genius erstmals erfolgreich ab.
Diese Ergebnisse wurden im Rahmen der von der NASA unterstützten Green Flight Challenge 2011 in Kalifornien international bestätigt. Das Team der Universität Stuttgart sicherte sich mehrere Auszeichnungen, insbesondere in den Kategorien Lärmemission und Energieeffizienz.

2022: Weltrekord mit Hybridversion des e-Genius

Die technologische Weiterentwicklung der Plattform wurde ab 2016 unter der Leitung von Professor Andreas Strohmayer fortgeführt. Im Fokus standen dabei die Diversifizierung der Antriebs- und Speicherkonzepte sowie die Erweiterung des Einsatzspektrums. Durch die Integration verschiedener Hybrid-Konfigurationen – von externen Range-Extendern bis hin zu Voll-Hybrid-Systemen mit internen Generatoreinheiten – wurden neue Reichweiten-Dimensionen erschlossen. Parallel dazu erfolgte der Ausbau zur fliegenden Forschungsplattform für automatisierte Flugsteuerungssysteme. 

Die Leistungsfähigkeit dieser hybriden Systemarchitektur wurde 2022 durch einen Nonstop-Flug über 2.000 Kilometer unter Beweis gestellt, was einen neuen Weltrekord markierte. 2024 erweiterte das IFB das Einsatzprofil um ein Hochlast-Szenario: Den elektrisch betriebenen Schlepp von Segelflugzeugen. Heute dient der e-Genius weiterhin als zentrale Forschungsinstanz zur Erprobung und Validierung zukünftiger elektrischer und hybrider Antriebskonfigurationen unter Realbedingungen.

Lange bevor die Dekarbonisierung der Luftfahrt zur globalen Zielvorgabe wurde, lieferte das Institut für Flugzeugbau (IFB) bereits fundierte Lösungen für die Integration elektrischer Antriebsstränge.

Nach rund 30 Jahren kontinuierlicher Entwicklung fungiert die Universität Stuttgart als einer der maßgeblichen europäischen Kompetenzstandorte für elektrisches Fliegen. Die am IFB entwickelten Konzepte zur Systemintegration, zum Leichtbau und zur Effizienzsteigerung bilden heute wesentliche Bausteine für die Luftfahrttechnologien des 21. Jahrhunderts. Was als experimentelle Forschungsreise begann, ist heute ein integraler Bestandteil der globalen Transformation hin zu nachhaltigen Antriebslösungen.