Urban Air Mobility

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Lufttaxis im Steigflug

© Nikolay Kazakov – Volocopter

Von Friedrich List

Flugtaxis und Frachtdrohnen sollen die verstopften Straßen in unseren Innenstädten entlasten oder für schnelle Zubringerdienste in Metropolregionen sorgen. Technologische Neuerungen im Leichtbau und in der Antriebstechnologie sorgen dafür, dass diese Nischenkonzepte einen größeren Kreis von Interessenten und Förderern finden. Vor allem versprechen elektrische Antriebe eine neue Form des weitgehend emissionsfreien Fliegens.

Exklusive Vorläufer

Flugtaxis als Idee sind keineswegs neu. Beginnend in den 1950er Jahren, etablierten sich speziell in den USA, aber auch in einigen europäischen Metropolen Flugdienste, die mit Hubschraubern einer betuchten Kundschaft Kurzstreckenflüge anboten. Der größte Markt war damals New York, auf dem die Fluggesellschaft Pan Am unter dem Brand-Namen New York Airways zu Spitzenzeiten 30 tägliche Flüge zwischen dem Flughafen John F. Kennedy, Newark, der Wall Street und dem New Yorker Hafen anbot. In der Boom-Phase kostete ein Ticket zwischen 4 und 11 US-Dollar. Passagiere konnten bereits am PanAm-Heliport auf dem MetLife Building in Manhattan zu ihren von JFK startenden Flügen einchecken. 1968 stellte PanAm den Dienst nach einem schweren Unfall ein, 1977 wurde der „längst vergessene Service“ kurzzeitig noch einmal reaktiviert. Donald Trump bot dann in den 1980er Jahren ein ähnliches Modell für seine kurzlebige VIP-Fluglinie an.

Uber-Elevate.jpg Taxidrohnen für Pendler zwischen City und Vororten: Uber Elevate soll 2023 an den Start gehen, zuerst in Dallas, Los Angeles und im australischen Melbourne. (Bild: Uber Technologies Inc.)

Genau dort, im VIP-Segment, haben sich derartige Flugtaxidienste bis heute behauptet. Sogar Airbus interessiert sich für diesen Markt und betreibt die Flugbuchungsplattform Voom: Geschäftseisende können hier kurzfristig Hubschrauber per Smartphone buchen. Voom ist seit 2016 in São Paulo aktiv. Später folgten Mexico City und San Francisco. In den USA bietet außerdem das Unternehmen Blade seit 2014 einen On-demand-Flugdienst an, den man ebenfalls über eine Smartphone-App bestellen kann. Und das Verkehrsunternehmen Uber experimentiert seit Juli 2019 mit Uber Copter, einem Dienst, der Hubschraubertaxis in New York betreibt, und dem Ridesharing-Konzept von Uber Elevate. Wenn es gelänge, diese Flugtaxi-Services für mehr Menschen erschwinglich zu machen, böte sich hier ein Milliardenmarkt. Denn auf der Welt leben mehr und mehr Menschen in großen Städten – um 2050 werden es voraussichtlich über 60 % der Weltbevölkerung sein.

Flugtaxi-Projekte weltweit

Flugtaxis könnten also ein wichtiger Teil eines zukünftigen Verkehrssystems sein. Laut der Unternehmensberatung Roland Berger sind weltweit um die 100 dieser Kleinflugzeuge in Entwicklung. 2017 alleine sind rund 40 Projekte auf den Weg gebracht worden. Die meisten sollen im späteren kommerziellen Einsatz autonom, also ohne Piloten an Bord, fliegen. Ungefähr die Hälfte dieser Vorhaben ist in Europa angesiedelt. Im asiatisch-pazifischen Raum findet sich etwa ein Drittel, weitere 20 % sind in den USA zu Hause. Dabei interessieren sich nur 15 % aller Unternehmen für das Thema Personentransport. Viele andere konzentrieren sich auf Drohnenlieferdienste oder schnelle Kurierdienste, beispielsweise für den medizinischen Bereich. Über die Hälfte aller Projekte entwickelt Flugzeuge für Strecken innerhalb einer großen Stadt oder eines städtschen Ballungsraums.

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Schwarz auf Weiß
Dieser Beitrag erschien zuerst in unserer Heise-Beilage „IT- und Technologie­unternehmen stellen sich vor“. Einen Über­blick mit freien Downl­oad-Links zu sämt­lichen Einzel­heften be­kommen Sie online im Presse­zentrum des MittelstandsWiki.

In den USA sind auf diesem Innovationsfeld nicht nur Start-ups vertreten, sondern auch große Unternehmen aus der Luftfahrt- und den Technologiebranchen. Boeing und Bell, der Avionikhersteller Honeywell, aber auch Uber treiben Flugtaxi- und Frachtdrohnenprojekte voran. Uber arbeitet mit Uber Elevate an Flugtaxinetzen für den Großraum Dallas-Fort Worth und für Metropole Los Angeles. Nach einigen Verzögerungen sollen die ersten Flüge nun 2023 stattfinden. Auch im australischen Melbourne will Uber Flugtaxidienste in die Luft bringen.

Starke Konkurrenz für Airbus

In Deutschland soll Ingolstadt ein Testgelände für den Einsatz dieser innovativen Fluggeräte werden, und auch in Hamburg beschäftigen sich Wissenschaftler mit einem Konzept für den urbanen Luftverkehr. Modelle, wie sie die deutschen Start-ups Lilium und Volocopter, aber auch der Airbus-Konzern entwickeln, sind typisch für die entstehende Art Fluggerät. Angetrieben werden sie elektrisch, wobei der Strom aus leistungsstarken Batteriesystem kommt. In der Regel sind es kleine Flugzeuge für zwei bis sechs Personen, die sich für Zubringerdienste oder Kurierflüge eignen.

Lilium J015 jet-in-manufacturing-hall.jpg Der elektrische Lilium Jet hat mittlerweile die 100-km/h-Marke geknackt. Am Standort in Weßling bei München entsteht demnächst ein größeres Werk „in der Größenordnung der Autobranche, aber auf dem extrem hohen Qualitätsniveau der Luftfahrtindustrie“ (Mitgründer und CEO Daniel Wiegand), damit der kommerzelle Betrieb wie geplant 2025 starten kann. (Bild: Lilium GmbH)

Der Lilium Jet aus Weßling bei München ist ein kleiner Senkrechtstarter mit zahlreichen ummantelten Propeller an den Tragflächen. Die Volocopter aus Bruchsal verfügen über 18 einzeln angetriebene Rotoren, die an einer schwenkbaren Ringkonstruktion über der abgerundeten, hubschrauberartigen Kabine montiert sind. Der CityAirbus wiederum wird von vier großen, ummantelten Fans in schwenkbaren Gondeln angetrieben. Er flog Anfang Mai 2019 im Airbus-Werk Donauwörth zum ersten Mal. Allerdings war es kein bemannter Flug, und das futuristische Fluggerät stieg zudem nur zu einem Schwebeflug auf, bei dem es durch Stahlseile gesichert war. Danach ließ Airbus den Senkrechtstarter zur weiteren Erprobung nach Manching bringen. Bis die neuartige Flugsteuerung und die Technik sicher arbeiten, soll das Gerät unbemannt fliegen.

CityAirbus.JPG Am 11. März 2019 wurde der CityAirbus in Ingolstadt der Öffentlichkeit präsentiert. Auch dieser elektrisch betriebene Viersitzer setzt auf Vertical Take-Off and Landing (VTOL) und soll ca. 120 km/h erreichen. (Bild: Airbus helicopters)

Das hält Airbus jedoch nicht davon ab, sich in der chinesischen Industriemetropole Shenzhen um den lukrativen Auftrag für ein ganzes Flugtaxisystem zu bewerben. Dort soll bereits zum Ende des Jahres ein Lufttaxinetz an den Start gehen. Bis die ersten elektrischen Senkrechtstarter zur Verfügung stehen, werden konventionelle Hubschrauber eingesetzt. Freilich ist Airbus nicht allein im Reich der Mitte. Längst arbeiten auch chinesische Firmen an elektrischen Flugtaxis und autonomen Passagier- oder Frachtdrohnen.

Neben dem CityAirbus verfolgt der europäische Technologiekonzern ein zweites Flugtaxiprojekt. Das Unternehmen unterhält mit A³ einen Ableger an der US-amerikanischen Westküste, um an die Start-up-Kultur im Silicon Valley anzudocken. A³ hat unter anderem das mittlerweile eingstellte E-Flugzeug Vahana konzipiert, das am 31. Januar 2018 zum ersten Mal flog. Vahana ist ein elektrisch betriebener Kippflügler für bislang einen einzigen Passagier. Das Fluggerät trägt an jeder Tragfläche zwei Propeller samt Antrieb. Für Start und Landung werden die Tragflächen senkrecht gestellt, zum Geradeausflug waagerecht. Mittlerweile existiert auch eine Hubschrauberversion, die auf längeren Strecken jedoch schlechtere Leistungen als der Kippflügler bietet.

Serie: Mobilität 4.0
Der Einführungsbeitrag beginnt in Berlin – die Bundeshauptstadt ist experimentierfreudiger Vorreiter neuer Mobilitätskonzepte. Gute Beispiele meldet der Report auch aus Hamburg und Dresden. Teil 2 begibt sich dann in den Westen nach Nordrhein-Westfalen; dort hat das Zukunftsnetz Mobilität NRW viele Projektfäden in der Hand. Eine wichtige Rolle spielt hier der öffentliche Personennahverkehr. Weitere regionale Berichte sind in Vorbereitung, außerdem gibt es bereits einen Report zu Lufttaxis und Urban Air Mobility.

Lilium und Volocopter: Die Flugerprobung läuft

Während Airbus noch Zeit braucht, sind die beiden Konkurrenten Lilium und Volocopter bereits in der Luft. Der Lilium Jet startete im Mai zu seinem Erstflug, nachdem zu Beginn des Jahres schon ein kleinerer Erprobungsträger zum Testen des Antriebs geflogen war. Lilium strebt die Zulassung für 2024 an. Vom Volocopter fliegen bereits mehrere Prototypen. Seit Mai 2019 arbeitet das Unternehmen mit dem britischen Vertiport-Entwickler Skyports zusammen, um einen ersten Start- und Landplatz für Volocopter zu bauen. Der Kleinhubschrauber wurde auch schon in Dubai vorgeführt und hat sich dort für Lufttaxidienste beworben. Auch in Singapur plant das Unternehmen Demonstrationsflüge.

Air-taxi-voloport.jpg Definitiv nicht Economy Class: Während sich das öffentliche Interesse auf die Fluggeräte konzentriert, rüstet sich Volocopter zugleich für den Infrastrukturmarkt dahinter und konzipiert mit Skyports die Vertikalflughäfen von morgen. (Bild: Nikolay Kazakov – Volocopter/Skyports)

Machbarkeitsstudie liegt vor

Wissenschaftler am Institut für Lufttransportsysteme der Technischen Universität Hamburg und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) haben jüngst ein Konzept für die urbane Luftmobilität über der Hansestadt vorgelegt. Die Forscher um Prof. Dr.-Ing. Volker Gollnick betrachteten dabei nicht nur das eigentliche Stadtgebiet, sondern auch die wesentlich größere Metropolregion Hamburg. Sie reicht im Norden bis nach Dithmarschen hinein und im Süden bis Lüchow-Dannenberg.

Als Luftfahrzeuge nahm das Team um Prof. Gollnick nicht nur senkrecht startende Flugtaxis unter die Lupe. Sie interessierten sich auch für autonome Drohnen, die Fracht oder Passagiere befördern. Weil es zu diesen Fluggeräten aber nicht genug verlässliche Daten gibt, nutzten sie für ihre Studien eine Art generisches Flugtaxi. Wichtig waren Fragen nach der Lärmbelastung, der Geschwindigkeit, der Verkehrsdichte in der Luft und der Tauglichkeit als Geschäftsmodell. Zudem untersuchten sie, wie die Akzeptanz in der Bevölkerung wohl ausfallen würde.

Bei ihrer Untersuchung gingen die Wissenschaftler von der Annahme aus, dass 1 % der rund 500.000 Hamburger Pendler auf Flugtaxis umsteigt. Damit würden täglich etwa 4500 Flüge zusätzlich den Luftraum über der Stadt durchqueren. Das Konzept wäre machbar, würde allerdings die Situation am Boden kaum beeinflussen. „Das Verkehrschaos am Boden lässt sich durch Lufttaxis nicht beheben“, sagt Prof. Gollnick. Dafür sei die Zahl der Flüge zu gering. „Die Lufttaxis sind ein Zusatzangebot.“

UAV Hamburg Copyright Jan Brandes.jpg Hamburg ist seit 2018 in der EU-Initiative Urban Air Mobility (UAM) mit dabei. 2020 geht das WiNDroVe-Projekt (Wirtschaftliche Nutzung von Drohnen in Metropolregionen) in die zweite Runde: Die öffentliche Kick-off-Veranstaltung von WiNDroVe 2.0 ist für den 3. Februar 2020 angesetzt. (Bild: Jan Brandes – Hamburg Aviation e.V.)

Lufttaxinetz über Hamburg

Im Stadtgebiet sind schnellere Reisezeiten durchaus möglich. Es gibt genügend wirtschaftliches Potenzial, um ein Lufttaxinetz erfolgreich zu betreiben. „Durch Flugtaxis kann man auf vielen Strecken im Hamburger Stadtgebiet schon etwa die Hälfte der Reisezeit einsparen“, sagt Prof. Gollnick. Der Hamburger Luftraum bietet nach den ersten Erkenntnissen genügend Kapazität, um neben den heute normalen rund 400 kommerziellen Flugbewegungen am Tag einen massiven Anstieg zu verkraften. Zudem gibt es im Stadtgebiet genug Flächen, um Start- und Landeplattformen zu errichten. Die Lufttaxis müssten nur schneller als der Bodenverkehr sein. Das wären Geschwindigkeiten um 100 km/h. Sie könnten dann in Abständen von wenigen hundert Metern fliegen. Der entstehende Fluglärm läge bei rund 75 dB, entspräche also dichtem Straßenverkehr. Allerdings plädiert Gollnick dafür, Taxis und Drohnen in Luftkorridoren fliegen zu lassen, die den großen Hauptverkehrsadern folgen. So bliebe der zusätzliche Lärm gering.

Serie: Smart City
Teil 1 gibt eine erste Einführung und stellt als Beispiele die Konzepte in Hamburg, Berlin und Göttingen vor. Teil 2 geht nach Bayern und berichtet, was sich in den Münchner Modellvierteln tut. Teil 3 wechselt über die Grenze nach Österreich – dort hat man nämlich bereits eine nationale Smart-City-Strategie und ist führend im Passivhausbau. Teil 4 stürzt sich dann mitten in die Metropolregion Ruhrgebiet und berichtet unter anderem von der digitalsten Stadt Deutschlands. Den deutschen Südwesten nimmt sich zuletzt Teil 5 dieser Serie vor. Ein Extrabeitrag hat außerdem Beispiele dafür zusammengetragen, was Green IT zur Smart City beitragen kann.

Überwachung und Kontrolle des städtischen Luftverkehrs einer Smart City sollte nach Gollnicks Ansicht eine lokale oder regionale Behörde übernehmen. Bislang fehlen hierfür aber geeignete Flugführungs- und Überwachungssysteme. In ihren Untersuchungen stellten die Wissenschaftler fest, dass in der Bevölkerung autonome Flugzeuge mit Passagieren skeptisch gesehen werden, Lufttaxis mit Piloten dagegen nicht. Als nächste Schritte wollen die Forscher untersuchen, wie hoch die Lärmbelastung wirklich wäre. Zu klären ist zudem, wie hoch die Kosten für Fluggeräte und Infrastruktur sein würden und ob die Bevölkerung den Fluglärm akzeptieren würde. Erst danach sind Handlungsempfehlungen an die Politik möglich.

Umweltfolgen ungeklärt

Ob sich die von der Politik angestrebten Ziele in Sachen Klimaschutz und CO₂-Reduktion durch elektrische Flugzeuge erreichen lassen, bleibt abzuwarten. Denn bei der Stromproduktion, beim Bau der Fluggeräte und dem Betrieb der Infrastruktur fallen sehr wohl Emissionen an. Ein Team um den US-Amerikaner Akshat Kasliwal von der University of Michigan hat untersucht, wie umweltfreundlich Flugtaxis wirklich sind. Dabei gingen sie vom stark kohlelastigen Energiemix in den USA aus. Ihr Ergebnis: Bis zu 35 km hat immer noch das Verbrennerauto die Nase vorn. Bei Entfernungen um 100 km ist das fliegende E-Taxi besser, aber immer noch schlechter als ein Elektroauto.

Nach dieser Studie wären Flugtaxis in den Innenstädten eher weniger wirtschaftlich, bei Flügen ins Umland oder zwischen Nachbarstädten aber sehr wohl. Unter ökologischen Aspekten käme es darauf an, wie der von E-Flugzeugen benötigte Strom erzeugt wird. Außerdem gehen in die Ökobilanz auch die mit toxischen Abfallprodukten verbundene Herstellung von Lithium-Akkus und Flugzeugzellen aus Kohlefaserverbundstoffen ein. Und zuletzt bleibt ungeklärt, wie man die vielen Akkus und Kunststoffbauteile später umweltgerecht entsorgen oder gar wiederverwerten will.

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Friedrich List ist Journalist und Buch­autor in Hamburg. Seit Anfang des Jahr­hunderts schreibt er über Themen aus Computer­welt und IT, aber auch aus Forschung, Fliegerei und Raum­fahrt, u.a. für Heise-Print- und Online-Publikationen. Für ihn ist SEO genauso interessant wie Alexander Gersts nächster Flug zur Inter­nationalen Raum­station. Außerdem erzählt er auch gerne Geschichten aus seiner Heimatstadt.

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