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Friday, June 5, 2020

Welches Potential haben Flugtaxis?

Flugtaxis gehören eigentlich zu jedem guten Science Fiction-Film des letzten Jahrhunderts. Nun werden sie in letzter Zeit erstmals ernsthaft heftig diskutiert, vor allem in Zusammenhang mit der Verkehrswende und dem Klimaschutz. Doch könnten Flugtaxis tatsächlich eines Tages in großer Zahl durch unsere Städte fliegen?

Geschichte von Flugtaxis

Im Jahr 1997 hieß es in einem SPIEGEL-Interview des Theaterregisseurs Christoph Schlingensief noch sehr optimistisch:

“Ab 2000 werden Autos fliegen.”

Tatsächlich ist das eine sehr alte Vorstellung der Zukunft, schon 1926 schlug Henry Ford ein Fluggerät vor, welches für den privaten Gebrauch in Massenproduktion gehen sollte. Und 1940 garantierte er abermals, dass eine Kombination aus Flugzeug und Auto nicht nur möglich sei, sondern auch früher oder später kommen werde.

Schließlich wurden nach dem Zweiten Weltkrieg weitere Konzepte entwickelt und auch einige Experimente durchgeführt. Das bekannte US-amerikanische Wissenschaftsmagazin Popular Science schrieb etwa im Juli 1959 von “Autos ohne Räder”.

Erst im neuen Jahrtausend änderte sich das Design der Flugtaxis zunehmend, man stellte sich immer mehr Drohnen statt Autos mit Flügeln vor, das liegt daran, dass miniaturisierte unbemannte Drohnen zu dieser Zeit für den privaten Gebrauch zugänglich wurden. Künstliche Intelligenz ermöglichte auch ein gewisses Maß an Autonomie.

Doch im Frühjahr 2018 erntete Dorothee Bär von der CSU, Staatsministerin für Digitales, Häme, als die sagte, man dürfe die Digitalisierung nicht nur auf den Netzausbau reduzieren, sondern müsse auch Innovationen wie Flugtaxis miteinbeziehen. Doch nun wird das Thema ernsthaft diskutiert, nicht nur unter Politiker, sondern auch unter Wissenschaftlern.

Funktionsweise von Flugtaxis

Wie funktionieren Flugtaxis eigentlich? Schließlich besitzen die meisten Modelle keine Flügel, durch die sie Auftrieb generieren. Normalerweise bildet sich unter den Flügeln ein höherer Luftdruck, das Gerät schwebt quasi auf einem Luftkissen. Doch wie können Flugtaxis ohne Flügel fliegen?

Im Grunde funktionieren sie wie große Helikopter oder Drohnen, der Auftrieb wird meist durch Rotoren erzeugt. Rotoren sind so geformt, dass die Luft sie nicht gleichmäßig umströmt, der Luftdruck um sie herum also nicht überall gleich ist.

Stattdessen wird ein Auftrieb erzeugt, der Rotor wird unten von mehr Luft umströmt als oben, dieser höhere Luftdruck drückt das Gefährt nach oben ganz ähnlich wie ein Flugzeug durch den Luftdruck unter den Flügeln nach oben gedrückt wird.

Es gibt Drohnen, die den Ausfall eines Rotors erkennen und automatisch durch andere Rotoren ausgleichen. Auch steuern kann man mit Rotoren gut.

Quadrokopter-+-Konfiguration.gif
UlrichHeither, Quadrokopter-+-Konfiguration, Farbe, CC BY-SA 3.0

Um höher zu fliegen, müssen einfach alle Rotoren schneller rotieren, fürs Sinken müssen alle langsamer rotieren. Will man die Drohne um den Mittelpunkt (also die Verbindungslinie zwischen Drohne und Boden) rotieren lassen, so müssen entweder Rotor B und C schneller und Rotor A und D langsamer drehen (Drehung nach rechts) oder umgekehrt (Drehung nach links).

Möchte man die Drohne kippen, sodass eine Seite höher steht als die andere oder rollen, so kann man die Rotationsgeschwindigkeit der Rotoren ebenfalls gezielt variieren. Die Energie für die Rotation beziehen die meisten Flugtaxis aus Batterien, es gibt aber auch ein durch Wasserstoff angetriebenes Modell von BMW.

Durch Rotoren lässt sich bei geringen Geschwindigkeit ein höherer Wirkungsgrad erzielen, zum anderen ist ein senkrechter Start und eine senkrechte Landung ohne Start- und Landebahn möglich.

Autonome Flugtaxis

Alle aktuellen Flugtaxi-Konzepte gehen von autonomen Fahrzeugen ohne Führer aus, autonome Autos gibt es schon länger, demnach wird es sich wohl kaum lohnen, in Flugtaxis zu investieren, die manuell gesteuert werden. Autonome Flugtaxis sind technologisch jedoch nochmal etwas anspruchsvoller, so müssen sie etwa auch autonom landen und Hindernissen in der Luft ausweichen können.

Neben Flugtaxis mit Propellerantrieb gibt es auch noch Entwürfe für Autos, die mit einem magnetischen Antrieb nur direkt über dem Boden schweben sollen. Diese Modelle sind jedoch noch nicht so weit ausgereift wie die der autonomen Flugtaxis, die mit Rotoren betrieben werden.

Helfen Flugtaxis beim Klimaschutz?

Viele Fragen sich, welchen Vorteil Flugtaxis überhaupt gegenüber normalen Elektroautos oder autonomen Autos haben. Der Hauptvorteil ist natürlich offensichtlich: Es gibt keine Reibung zwischen Reifen und Straße, bei der viel Energie verloren geht. Dem entsprechend muss viel weniger Energie aufgewandt werden, um sich vorwärts zu bewegen. Das ist die Hauptidee hinter autonomen Flugtaxis.

Dafür kostet das aber Fliegen und vor allem das Abheben natürlich viel Energie. Auf sehr kurzen Strecken bringen elektrische Flugtaxis daher keine ökologischen Vorteile gegenüber normalen Autos mit Verbrennungsmotor, sind teilweise sogar schlimmer.

Das Lufttaxi muss mindestens 35 Kilometer fliegen, um besser abzuschneiden. Auf einer Strecke von 100 Kilometern erzeugt das Flugtaxi 35% weniger CO2-Äquivalente als ein normales Auto mit Verbrennungsmotor. Doch eine echte Alternative ist das noch nicht: Das Flugtaxi liegt auch dort noch 28% über dem normalen Elektroauto.

Auf die Besatzung kommt es an

Ein Flugtaxi wird also umweltfreundlicher, je länger die Strecke ist. Aber auch wenn die Drohne einfach mehr Personen transportiert, wird es natürlich im Verhältnis umweltfreundlicher.

Ab zwei Fahrgästen ist das Flugtaxi nachhaltiger als das Auto mit Verbrennungsmotor mit einer Person, ab drei Fahrgästen sogar nachhaltiger als das Elektroauto mit einer Person. In dieser Situation werden 52% weniger CO2-Äquivalente erzeugt als beim Verbrenner und sechs Prozent weniger als beim Elektroauto.

Das klingt natürlich erstmal nach einer recht wertlosen Statistik, schließlich ist es trivial, dass ein Fahrzeug relativ zur Passagierzahl umweltfreundlicher wird je größer die Passagierzahl ist. Doch bei Flugtaxis ist es etwas anders. Flugtaxis würden sich auch auch wirtschaftlich nur ab einer gewissen Auslastung lohnen, ein Flugtaxi mit einer Person wäre also nicht nur umweltschädlich, sondern auch unwirtschaftlich und wird deshalb nie fliegen.

Sehr kleine Fahrzeuge, wie sie etwa in China derzeit produziert werden und auch schon Passagiere transportierten, können also nur ein Übergangsmodell für weitere und größere Fahrzeuge sein.

Die erste Passagier-Drohne: Ehang 184
Alex Butterfield, Passenger Drone, Farbe, CC BY 2.0

Auf dieses Fahrzeug, dass eine Person transportieren kann, folgte mittlerweile auch ein zweites, welches bereits für eine zweiköpfige Besatzung ausgelegt ist – Flugtaxis mit größeren Kapazitäten sollen folgen. Aber ein Flugtaxi wird tatsächlich ein Taxi sein und kein gewöhnliches Flugauto, für den privaten Gebrauch ist es aus jeder Perspektive unbrauchbar, dafür ist noch sehr viel Entwicklung nötig.

Für einige Situationen sinnvoll

Aufgrund des hohen Energieverbrauchs eignen sich die Gefährte auch nicht als Stadtwagen für das Zurücklegen kurzer Strecken, aber für einige Strecken sind sie durchaus sinnvoll. Der Frankfurter Flughafen prüft etwa derzeit eine Anbindung mit Flugtaxis an die komplette Rhein-Main-Region. Das wäre ein Musterbeispiel für einen sinnvollen Einsatz der Technologie, denn die Taxis wären fast immer ausgelastet und die Strecke genügt für einen energetisch sinnvollen Einsatz.

Auch in Metropolregionen, besonders im Ruhrgebiet, könnten Flugtaxis zwischen den einzelnen Kernstädten verkehren oder die Stadt mit dem Umland verbinden. So könnten auch ländliche Regionen profitieren, vielleicht sogar mit als erstes. Doch letztlich bleibt es bei einer Nischenrolle im Verkehr, zumindest in nächster Zeit.

Entwicklung von Flugtaxis

Doch wie lange wird es noch dauern, bis Flugtaxis auf einigen Strecken im Regelbetrieb verkehren? Dass bemannte Modelle physikalisch funktionieren, ist durch Tests mit Prototypen längst bewiesen, wie bereits gesagt sind in China auch Menschen transportiert worden. Dort ist die Firma EHang am weitesten. Diese Firma ist es auch, die den oben erwähnten Einsitzer und inzwischen auch den Zweisitzer entwickelt hat.

Mit EHang ging auch eigentlich alles erst so richtig los, 2016 stellte die Firma die erste bemannte Drohne überhaupt vor. 2020 ging EHang dann eine Kooperation mit der spanischen Stadt Liria ein, dort soll das Gefährt von EHang sowohl für den Tourismus, als auch für den Transport von Logistik eingesetzt werden.

Ebenfalls 2020 wurde die Drohne zur Bekämpfung der COVID-19-Pandemie eingesetzt, in der chinesischen Stadt Hezhou wurde ein Notfallpaket autonom mit einem Flugtaxi in ein vier Kilometer entferntes Krankenhaus gebracht – so innovativ kann der Einsatz von bemannten Drohnen sein.

Aber nicht nur in China werden Passagierdrohnen entwickelt, auch Deutschland ist derzeit ganz vorne dabei. Dabei sind es zum einen die etablierten Hersteller wie Audi und Daimler, aber auch ganz neue Firmen, die Flugtaxis herstellen, etwa die Firma Volocopter GmbH mit ihrem VoloCity aus Bruchsal.

Dieses Bild hat ein leeres Alt-Attribut. Der Dateiname ist 1920px-Mercedes-Benz_Volocity_at_IAA_2019_IMG_0510.jpg
Alexander MiglMercedes-Benz Volocity at IAA 2019 IMG 0510, Farbe, CC BY-SA 4.0

Es gibt noch viel mehr Unternehmen, die derzeit an bemannten Drohnen arbeiten, die teils auch schon fliegen. Siemens und Airbus arbeiten ebenfalls an einem eigenen Modell, dem City Airbus. Dieses Fluggerät ist 2019 erstmals geflogen und wurde in Ingolstadt der Öffentlichkeit vorgeschlagen – zur Enttäuschung der ZDF Heute Show aber ohne zu fliegen.

Der City Airbus soll viel mehr als Shuttle eingesetzt werden, nämlich auf festen Routen, um den Stau nicht einfach in die Luft zu verlagern. Für 2020 sind weitere unbemannte Tests geplant nahe Ingolstadt geplant.

Modell, das im Juni 2017 bei der Pariser Luftfahrtschau gezeigt wurde
Marc Lacoste, CityAirbus model, Farbe, CC BY-SA 4.0

Wir sehen, es gibt wirklich viele Anbieter von Flugtaxis, auch in den USA, zum Beispiel Boeing, Uber, Microsoft und Intel. In Mexiko-Stadt und São Paulo verkehren schon jetzt erste bemannte Fluggeräte innerhalb der Stadt. Auch das Münchner Start-up Lilium hat ein eigenes Modell. Hier ist eine kleine Übersicht über die wichtigsten sich in Entwicklung befindlichen Flugtaxis.

CityAirbusEHang 184EHang 216PAVVoloCity
EntwicklerAirbus Helicopters, SiemensEHangEHangBoeing NeXtVolocopter GmbH
LandinternationalChinaChinaUSADeutsch-
land
Unbemannter Erstflug2019??20192019
Bemannter Erstflug20252015?2018?2024?
Passagiere4 (+ zunächst ein Pilot)122-42
Reichweite50-60 km16 km35 km80 km35 km
Geschwindigkeit120 km/h100 km/h100 km/h180 km/h110 km/h

Vor allem bei den chinesischen Modellen sind die Angaben nicht sicher, einige Termine liegen in der Schwebe oder sind sogar gänzlich unbekannt.

Fazit zu Flugtaxis

Wann ist es nun soweit, dass Flugtaxis im Regelbetrieb auch in deutschen Städten verkehren? Vorher müssen noch einige weitere Testflüge absolviert, Genehmigungen erteilt und eine Infrastruktur dafür errichtet werden. EHang arbeitet etwa derzeit an einer Zertifizierung seiner Produkte in der Europäischen Union.

Am Münchner Hautpbahnhof soll vielleicht ein Landeplatz für Flugtaxis errichtet werden, neben München sollen die Fahrzeuge auch in den Metropolregionen Berlin, Rhein-Ruhr und Rhein-Main eingesetzt werden. Genau wie der Einsatz am Frankfurter Flughafen soll dies 2025 beginnen. Die meisten von uns werden in ihrem Leben also wahrscheinlich mal in einem Flugtaxi sitzen.

Aber solange es keine großen Fortschritte in der Energiebilanz gibt, werden die Fahrzeuge zunächst nur eine Nischenrolle einnehmen. Ihre Entwicklung ist dennoch richtig und wichtig, denn so kann natürlich auch Stau in den immer weiter wachsenden Metropolregionen verhindert werden.

Im Idealfall kann die Technologie sogar einen Beitrag zum Klimaschutz leisten, aber natürlich nur in sehr beschränktem Maße. Das aber als Rechtfertigung für das Unterlassen anderer Klimaschutzmaßnahmen zu nennen, ist absolut unsinnig. Über Flugtaxis sollte man sich nicht lustig machen, wohl aber über Parteien, die sie als Lösung für alle Probleme verkaufen.

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2 Comments

  • xxlhonk
    xxlhonk

    Sehr schöne Zusammenfassung.
    Danke dafür,
    Aber eine Anmerkung/Frage zum Text habe ich
    “Der Druck unterhalb der Rotoren ist höher als der unterhalb der Rotoren.”
    Muss das zweite unterhalb nicht eigentlich oberhalb heißen? Oder habe ich das falsch verstanden?

    Antworten
    • Jason
      Jason

      Hallo,
      schön, dass dir der Artikel gefällt. Der Satz stimmt aber schon so, Unterhalb des Rotors entsteht ein Überdruck und oberhalb des Rotors ein Unterdruck, dadurch entsteht Auftrieb.

      Antworten

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