Urbane Luftmobilität: eine künftige Alternative zum öffentlichen Verkehr?

In den letzten Jahrzehnten hat die Verkehrsüberlastung in den Städten allgemein zugenommen, was sich sowohl aus ökologischer Sicht als auch auf die psychische Gesundheit der Bürger erheblich auswirkt. Die heutigen Maßnahmen der Städte zielen darauf ab, die Menschen davon abzuhalten, ihr Auto zu benutzen (Erhöhung der Straßenbenutzungsgebühren, Parkgebühren usw.), bieten aber nur selten alternative Verkehrsmittel an.

Die urbane Luftmobilität (Urban Air Mobility, UAM) wird zunehmend als künftige Option für erschwingliche, schnelle und nachhaltige Mobilität angesehen, die sowohl die Überlastung der Straßen als auch die Umweltprobleme moderner Städte angeht.

Obwohl sie sich noch in der Entwicklungsphase befinden, hat der neuartige technologische Fortschritt mehr als 120 Start-ups und Luft- und Raumfahrtunternehmen dazu veranlasst, UAM-Fahrzeuge zu entwickeln, die als eVTOLs (elektrische Senkrechtstarter und -landefahrzeuge) bekannt sind und alle das Potenzial von UAMs für die künftige urbane Mobilität vor Augen haben.

Diese Flugzeuge verwenden innovative neue elektrische Antriebssysteme, die eine Reihe von Vorteilen bieten könnten. Indem sie die Notwendigkeit von Autofahrten verringern, könnten UAMs dazu beitragen, die mit dem Reisen verbundenen Kohlenstoffemissionen zu reduzieren und auch andere Vorteile wie die Verringerung der Luftverschmutzung zu erzielen. UAMs reduzieren auch die Zeit, die für den Transport aufgewendet wird (Fliegen in geraden Linien bei Geschwindigkeiten von über 250 km/h), was sich direkt auf den Lebensstil der Pendler auswirkt. Der Luftverkehr könnte auch den Wegfall oder die Verringerung der Straßeninfrastruktur in den Stadtzentren ermöglichen und so zur Verbesserung der Lebensqualität der Bürger beitragen, indem er die Lärmbelastung verringert, den Zugang zu Grünflächen verbessert und vieles mehr.

Die führenden eVTOL-Unternehmen wurden vor mehr als zehn Jahren gegründet und planen, den Betrieb bereits 2024 aufzunehmen. Joby Aviation ist derzeit führend im Hinblick auf den Projektfortschritt (Bild oben rechts in Abbildung 1), dicht gefolgt von anderen Unternehmen, die in Bezug auf Flugreichweite, Passagierkapazität und unbemannte Flugfähigkeiten konkurrieren. Volocopter (unten links in Abbildung 1) hat sogar mit der Stadt Paris vereinbart, ihren ersten Lufttaxidienst für die Olympischen Sommerspiele 2024 in Paris anzubieten!

Abbildung 1: Oben links: Joby Aviation, oben rechts: Vertical Aerospace, Unten links: Volocopter, Unten rechts: Airbus UAM

Der Einsatz von UAMs in Städten stößt jedoch derzeit auf erhebliche Einschränkungen. Auf der technischen Seite schränkt die derzeitige Batterietechnologie die Betriebsmöglichkeiten der Fluggeräte (Flugzeit und Reichweite) stark ein, so dass eine umfangreiche Infrastruktur zum Aufladen der Batterien erforderlich ist. Außerdem benötigen die Flugzeuge spezielle Landeplätze (so genannte Vertiports), die viel Platz benötigen und daher nicht ideal für städtische Gebiete sind. Diese können jedoch auf Dächern oder anderen bestehenden städtischen Infrastrukturen (Parkplätze, Supermärkte, Büros, siehe Abbildung 2) angebracht werden, wodurch die Herausforderung der Implementierung solcher Infrastrukturen in Stadtzentren verringert wird.

Abbildung 2: Städtische Vertiport-Infrastruktur

Was den Betrieb betrifft, so sind die Lufttüchtigkeitsvorschriften und die öffentliche Akzeptanz die größten Herausforderungen. Während die Luftfahrtbehörden Vorschriften und Zertifizierungen erlassen können, um durch gründliche Tests und Änderungen der geltenden Luftfahrtgesetze ein sicheres Flugzeug zu gewährleisten, ist die öffentliche Akzeptanz schwieriger zu erreichen. Obwohl die Entwicklung autonomer Flugzeuge ein wichtiges Ziel ist, gaben in einer im November 2020 durchgeführten Umfrage nur 21 % der Befragten an, dass sie sich in einem autonomen eVTOL-Fahrzeug sicher fühlen würden.

Die erforderlichen Änderungen, die sich aus den oben genannten technischen und betrieblichen Beschränkungen ergeben, machen eine sehr schrittweise Einführung des künftigen Transportmittels erforderlich. Es wird prognostiziert, dass die urbane Luftmobilität in den kommenden zehn Jahren anlaufen wird, wobei der Schwerpunkt auf Fracht, Notfallfahrzeugen (Krankenwagen, Feuerwehr) und Passagier-Shuttles (die vordefinierten Routen folgen, die z. B. Flughäfen mit Stadtzentren verbinden) liegen wird, zunächst mit Piloten. Prognosen besagen, dass private Punkt-zu-Punkt-Dienste (Lufttaxi) erst um 2040 oder 2050 beginnen werden, sofern die derzeitigen Hindernisse überwunden werden.

Zwei Experten aus der Luft- und Raumfahrtbranche wurden um ihre Meinung zu diesem Thema gebeten.

Dr. Frank Noppel, CEO von Blueflite, erwartet, dass sich UAMs in naher Zukunft durchsetzen werden:

Wir werden VTOL-Flugzeuge in einem Zeitrahmen von 2030 sehen. Einige optionale Pilotmodelle sind nicht weit von der Zertifizierung entfernt und könnten in dem genannten Zeitrahmen zu einer autonomen Plattform werden. Dies hängt von der Reife des Gesamtsystems ab und davon, ob die Regulierung im gleichen Tempo voranschreitet (meines Wissens umfasst die Regulierung noch keine autonomen Luftfahrtsysteme). Es ist wahrscheinlich, dass es sich dabei weniger um einen Punkt-zu-Punkt-Betrieb, sondern eher um Shuttles handeln wird.

Dr. Sarah Qureshi, CEO von Aero Engine Craft und Expertin der Solar Impulse Foundation, ist der Meinung, dass UAMs wahrscheinlich auf erhebliche Hindernisse stoßen werden, aber einen Platz auf dem Mobilitätsmarkt finden könnten:

Der Senkrechtstart könnte ein sehr teures Phänomen sein und würde den konventionellen Transport keineswegs ersetzen. Für den Transport von leichten Gütern in unzugängliche Gebiete und als Alternative zu Verkehrsstaus auf den Straßen wäre er jedoch willkommen, würde aber definitiv unbemannt bleiben. Auch dies würde enorme Investitionen in die Flugsicherung unbemannter Luftfahrzeuge und ihre Koexistenz mit großen Verkehrsflugzeugen bei der gemeinsamen Nutzung eines stark frequentierten Luftraums erfordern.

Nach Ansicht von Dr. Noppel wird es noch einige Jahre dauern, bis unbemannte Flugzeuge die wichtigsten Herausforderungen, wie z.B. die Kosten, überwunden haben und alltäglich werden:

Die anfänglichen Methoden werden mehrere 100 Dollar pro Stunde kosten und sind daher kein Mittel für den Massentransport. Sie werden also nicht das bestehende Modell ersetzen, sondern eine zusätzliche Alternative bieten, die zwar schneller, aber auch teurer ist. Langfristig, wenn die Technologie ausgereift und besser etabliert ist, kann der Übergang zum Massentransportmarkt erfolgen.

Im Folgenden werden einige gekennzeichnete Lösungen vorgestellt, die sich auf nachhaltige Mobilität und intelligente Städte konzentrieren und zur Entwicklung von Technologien beitragen könnten, die für UAMs relevant sind.

EPS55 ist eine zertifizierte elektrische Antriebslösung, die den Wandel in der Luftfahrtindustrie beschleunigt, indem sie diese leise, sauber und erschwinglich macht. Es reduziert mehr als 250 kg CO2eq pro Flugstunde und senkt gleichzeitig die Flugkosten erheblich.

> NEXT sind modulare Elektrofahrzeuge, die als verschiedene Transportlösungen dienen können. Die Kapseln können je nach Wunsch des Kunden gekoppelt werden, um als Sammelauto, Taxi, Bus, Lieferwagen für die letzte Meile, Lastwagen für lange Strecken und vieles mehr eingesetzt zu werden.

Urbain Air Mobility schlägt ein schnelles und nachhaltiges Transportmittel vor, das sowohl für die Mobilität in der Stadt als auch für Fracht- oder Notfalldienste eingesetzt werden kann. Es wird erwartet, dass die Flugzeuge bis 2030 als Shuttle-Dienste auf den Markt kommen, doch bis zu ihrem sicheren Einsatz müssen noch viele technische und betriebliche Hürden überwunden werden.

UAM hat ein großes Potenzial für die nächste Generation von Verkehrsmitteln, die direkt in die Sharing Economy und die entstehenden Smart-City-Modelle passen.