FAQ
Avionik

FAQs

Hier beantworten wir Ihnen häufig gestellte Fragen zu unseren Elektroantrieben: 

Elektromotor

Dazu muss man folgende Zusammenhänge kennen: Die HPD Motoren sind von ihrer Bauart her Drehstromsynchronmotoren mit einer konstanten Drehmomentkennlinie vom Stillstand ab über den gesamten Drehzahlbereich, unabhängig von Umgebungseinflüssen. Ein Verbrennungsmotor kann nur an einem bestimmten Drehzahlarbeitspunkt, bei optimalen Umgebungsbedingungen (Luftdruck, Temperatur, Treibstoffqualität etc.) sein maximales Drehmoment entwickeln.  Daraus resultiert, dass man in der Praxis “Elektro PS“ nicht mit „Verbrennungsmotoren PS“  vergleichen sollte. Nach unserer Erfahrung und Messungen mit vielen umgerüsteten Fluggeräten von Verbrennungsmotoren auf die HPD Motorenreihe kann man bei der Antriebsauslegung eines bereits mit einem Verbrennungsmotor ausgestatteten Fluggerätes, von folgendem Zusammenhang ausgehen: 1,25 * „Elektro PS“ = „Verbrennungsmotoren PS“ 

Unsere Antriebssysteme (Akku, Ladesystem, Motormanagement, Motor und Propeller) haben einen Wirkungsgrad bei der Energieumsetzung zwischen 45% und 80% je nach Fluggeschwindigkeit des Fluggerätes. Das bedeutet, dass pro 1kWh in den Akku geladene Energie 0,45kWh bis 0,8kWh  in den Vortrieb umgesetzt werden.

Ein gutes  Verbrennungsmotorantriebssystem kommt dabei auf ca. 3-5%, das heißt dass aus einem Liter Benzin mit einem Energieinhalt von ca. 10 kWh nur ca. 0,3 bis 0,5kWh in Vorschub umgesetzt werden können.

In der Praxis verdeutlichen Messflüge den Zusammenhang folgendermaßen: Ein mittlerer Gleitschirm mit unserem HPD12 Antrieb und dem kleinsten Akkupack mit 1,2kWh Energieinhalt kann ca. 20 Minuten ohne Aufwinde fliegen. Ein mittlerer Gleitschirm hingegen mit einem guten Verbrennungsmotorantriebssystem benötigt hierfür ca. 2 Liter Benzin mit einem Energieinhalt von 20kWh.

Das entspricht einem Energieumwandlungsverhältnis von ca. 16:1 (Elektromotor zu Verbrennungsmotor)

Ja, aber nur unter bestimmten Voraussetzungen. Der von einem Verbrennungsmotorantriebssystem ausgehende Lärm setzt sich zusammen aus dem Motorengeräusch, dem Laufgeräusch von Riemen oder Getriebeuntersetzungen, Resonanzgeräuschen und dem Luftgeräusch der Luftschraube. Sehr leise Verbrennungsmotoren kommen dabei auf Emissionswerte von ca. 60dbA.

Bei einem Elektroantriebssystem bleibt nur noch das Laufgeräusch der Luftschraube übrig, wenn es sich dabei um ein Direktantriebssystem, wie bei unserer HPD xx Motorenreihe, handelt.

Das Laufgeräusch der Luftschraube steigt massiv mit der Zunahme der Propellerdrehzahl an. Somit kann es durchaus sein, dass ein Elektroantriebssystem mit schnell drehenden, kleinen Propellern als „aggressiv“ laut empfunden wird. Auch bei Elektroantriebssystemen die mit einem Getriebe oder Riemen untersetzt sind, entsteht noch ein nicht zu vernachlässigender Reibungslärm.

Unser getriebeloses - elektro - Direktantriebssystem HPD xx ist auf eine Nenndrehzahl von 2000 1/min ausgelegt. Die speziell für diesen Drehzahlbereich entwickelten Luftschrauben H25K, H25F und H30V entwickeln bei einer Effizienz von ca. 50% eine Geräuschemission von 46 – 50 dbA! Das bedeutet, dass man diesen Antrieb in ca. 100m Abstand nicht mehr wahrnimmt. Wenn man weiterhin bedenkt, dass die Schalldaueremissionsgrenze in Wohngebieten 50dbA beträgt und man somit den Antrieb innerhalb eines Wohngebietes rund um die Uhr betreiben dürfte, kann man sagen: Der Elektromotor ist leiser als ein Verbrenner.

Die Anschaffungskosten eines Elektroantriebssystems sind insbesondere aufgrund der noch relativ hohen Akku-Kosten um etwa 30% höher als die eines Verbrennungsmotors vergleichbarer Leistung und Komforts (E-Starter, Monitoring etc.). Allerdings muss man bei einem Vergleich beider Systeme einige Fakten berücksichtigen: 

  • Die Betriebskosten eines Elektroantriebes beschränken sich auf die Stromkosten beim Aufladen. z.B.: beinhaltet ein 24Ah LiIon Akkupack mit 14 Zellen ca. 1,2kwh Energie. Damit kann man etwa 20 Minuten mit einem GS fliegen. Diese Energie aus der Steckdose kostet im Mittel etwa 30cent. Die Vergleichbaren Energiekosten aus Treibstoff für einen Verbrenner liegen bei ca. 1,50 €.
  • Der Elektroantrieb ist vollständig wartungsfrei. Wartungskosten entfallen!
  • Der E-Antrieb ist hochverfügbar bei jeder Witterung und bringt konstante Leistung in jeder Flughöhe.
  • Der E-Antrieb entwickelt mit unseren Luftschrauben einen Geräuschpegel von 47-50dbA. Das liegt unterhalb der Daueremissionsgrenze für Wohngebiete! Somit können auch geräuschsensitive Fluggebiete erschlossen werden.
  • Der Kompakte Aufbau des Elektroantriebes lässt schlanke und aerodynamisch gute Designs zu.
  • Das System arbeitet vollständig emmissionsfrei.

Der Index nach der Typbezeichnung High Power Direct gibt die Dauerleistung in Kilowatt an. Somit kann der HPD12-12kW Dauerleistung und der HPD32-32kW Dauerleistung abgeben. Die Motoren mit der Zusatzbezeichnung D (steht für Duplex) sind redundante Motoren, die einen ausfallsicheren Betrieb gewährleisten. Die Spitzenleistung der Motoren liegt dabei jeweils um ca. 25% bis 50% höher als die Nennleistung. Sie kann kurzfristig, z.B.: während der Startphase für ca. 2-3 Minuten abgegeben werden und erhöht den Schub nochmals. Mit den entsprechenden Luftschrauben aus unserem Programm entwickeln die Antriebe zwischen 500N (1,30m Propeller am HPD12) und ca. 1500N Standschub (1,75m Propeller am HPD40D). 

Konventionelle Propeller werden auf die hohen Schwingungsbelastungen eines Verbrennungsmotors ausgelegt. Das erfordert relativ dicke Profile, die aerodynamisch nicht optimal sind. Unsere Propeller haben speziell für den Elektroflug mit HPD - Motoren  ausgelegte wesentlich dünnere und effektivere Profile, die deutlich weniger Antriebsleistung pro Schub benötigen. 

Akkus

Die Akkutypen aus unserem Lieferprogramm kommen aus der KFZ-Branche. Sie werden dort für Elektro- und Hybridautomobile eingesetzt. Das bedeutet, dass diese Akkus speziellen Vorschriften und Zulassungen entsprechen müssen. Dazu werden die Akkus speziellen Tests, wie Höhensimulation, Thermischen Einwirkungen, Vibration, Schock, Kurzschluss, Aufprall, Tiefentladung, Überladung etc., unterzogen.  Die Akkus dürfen in der Praxis beispielsweise bei einem Crash in Folge dessen der Akku mechanisch und elektrisch (Kurzschluss) zerstört wird, keine wesentliche, exotherme Reaktion zeigen (Feuer entwickeln). Darüber hinaus werden in unserem Antriebssystem alle relevanten Parameter der Akkus (Zellenspannung, Temperatur, Strom, Leistung etc.) überwacht. Unsere Akkupacks sind UN38.3 zertifiziert.

Zur Lebensdauer der Akkus gibt es zwei spezifische Grenzwerte. Je nach Akkutyp gibt es eine Zyklenzahl bei welcher der Akku noch 70% seiner Kapazität abgeben kann und eine kalendarische Lebensdauer. Der erste Wert (70%)  liegt bei ca. 800 bis 1500 Lade/Entladezyklen. Als Ladezyklen zählen vollständige Ladungen/Entladungen. Die Kalendarische Lebensdauer liegt bei 10-12 Jahren. In der Anleitung zum E-Drive System finden Sie hierzu umfangreiche Angaben.

Unsere LiIon  Akkus haben eine gemessene Selbstentladungsrate von ca. 0,3Ah pro Monat, abhängig vom Ladezustand und Alter. Selbst wenn ein Akku in der Flugsaison nach dem Laden 4 Wochen steht, ist der Kapazitätsverlust vernachlässigbar klein.

Unsere Akkus sind schnellladefähig. Je nach Typ kann der Ladestrom zwischen 1C und 2C (1-2*Nennkapazität (C)) liegen. Die Ladezeit bis 90% der benötigten Ladung berechnet sich aus der Kapazität des Akkus dividiert durch den Ladestrom: t = C/I Beispiel: Ein 60Ah Akkupack mit einem 30A Ladegerät benötigt somit t= 60Ah / 30 A = 2 Stunden, mit einem 8A Ladegerät benötigt derselbe Akku t = 60Ah / 8A = 7,5Stunden.

Es gibt viele Entwicklungen und Forschungsarbeiten die darauf abzielen noch leistungsfähigere Akkus auf den Markt zu bringen. Wenn die Automobilbranche endlich mit Engagement auf die E-Antriebstechnologie aufspringt, werden diese Energiespeicher in Zukunft auch kommen. Mittelfristig wird das Entwicklungspotenzial mit etwa 20% innerhalb der nächsten 2 Jahre angegeben.

Die Flug- oder Steigzeit, hängt ausschließlich von der Größe des Akkus, bzw. der Energiequelle ab.

Die Flugzeit im Kraftflug berechnet sich vereinfacht sehr leicht indem man den Energieinhalt der installierten Akkus durch den Reiseleistungsbedarf dividiert: t = E/P (t in Stunden; E in kWh; P in kW) .

Als Berechnungsbeispiel nehmen wir den Leistungsbearf eines Trikes beim Steigen (St) bei etwa 2m/s mit 13kW für 180sekunden für eine Steighöhe auf 360m an. Im anschließenden Reiseflug bei ca. 60km/h Fahrt benötigt dieses Fluggerät etwa 5kW. Als Akku nehmen wir unseren 3,1kWh Akkupack.

  • Steigflugenergiebedarf: E = P*t = 13kW * 180sek. = 0,65kWh
  • Verbleibende Engergie für den Reiseflug E_rest = 3,1kWh - 0,65 kWh
  • Horizontalflug:   t = E_rest / P;  t= 2,45kWh / 5kW =  = 0,49h = 29 minuten

Die Flugzeit und/oder die Steighöhe kann man mit weiteren, bis zu 8 Akkupacks nach oben skalieren. 

Allgemeines

Derzeit gibt es mehrere mit der HPD-Motorenreihe angetriebene Ultraleichtfluggeräte, welche über den DULV oder DMSV als UL zugelassen sind.

Prinzipiell kann man den Antrieb auch als Generator betreiben. 

Unser System speist bei jedem Verzögerungsvorgang (Bremsvorgang der Luftschraube) die Rotationsenergie zurück in den Akku.

Eine Energierückgewinnung ohne großen Aufwand (automatische Propellerverstellung etc.) ist sehr uneffizient und somit praktisch nicht interessant.

Ja, absolut. 

Der Elektroantrieb ist sogar ein zwingendes Glied eines ökologisch durchgängigen Prozesses. Das Antriebssystem arbeitet vollständig emmissionsfrei in der Anwendung.

Der Produktionsprozess aller Komponenten des E-Drive Systems wird mit derzeit 30% Ökostommix versorgt, Tendenz steigend.

Die Ladung der Akkus kann bereits mit 100% Ökostromversorgung erfolgen.

Was ist nicht noch alles möglich?

Unsere Pläne und unsere Ideen beflügeln erst uns und dann unsere Kunden.

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