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Personal Air Vehicles

51 Prozent der Weltbevölkerung, das sind 3,5 Mrd. Menschen, leben heute bereits in urbanen Agglomerationen. Bis 2050 wird ein Anstieg auf 70 Prozent, also 6,3 Mrd. Menschen prognostiziert. Ein elementares Problem zukünftiger Städte und vor allem schnell wachsender Megacities, das bereits heute sichtbar wird, stellt der innerstädtische Verkehr dar. Die überwiegend genutzte Boden- und Untergrundinfrastruktur ist in vielen Regionen bereits ausgelastet und in Spitzenzeiten oft überlastet. Hinzu kommen hohe Instandhaltungskosten für Straßen, Schienen, Tunnel, oder Seilbahnsysteme. Die Nachfrage (Demand Pull) nach effizienten innovativen Lösungsansätzen ist entsprechend bereits jetzt vorhanden und wird zukünftig weiter steigen.

Der innerstädtische Luftraum wird  für den Transport von Waren und Personen mit weniger als 160 km Länge bisher kaum genutzt. Der Oberbegriff unter dem neue urbane Verkehrskonzepte in der dritten Dimension subsumiert werden und eben jenen Luftraum ausnutzen sollen ist Urban Air Mobility (UAM).

Personal Air Vehicle (PAV) sind eine Ausprägung der UAM, im Zuge dessen Entwicklungen hinsichtlich des individuellen Luft-Personentransports im urbanen Umfeld verstanden werden. Das Potential, dass diese Art der Mobilität für eine breite Bevölkerungsgruppe bietet, könnte – ähnlich wie es das Auto im 20. Jahrhundert ermöglicht hat – die Weichen für eine neue Ära der Mobilität im 21. Jahrhundert stellen.

Charteristisch für PAV sind sechs zu adressierende Eigenschaften: Sicherheit, Effizienz, Bezahlbarkeit, Platzbedarf, Flexibilität, Einfachheit. Durch Zeit- und Kostenreduktion kann ein hohes Maß an individueller Mobilität für eine breite Kundengruppe geschaffen werden. Die meisten Konzepte beinhalten dazu autonom fliegende vollelektrisch angetriebene, senkrecht startende Flugobjekte für  4 – 6 Personen. Natürlich ist dieses Ziel nicht sofort umzusetzen und erfordert Zwischenschritte wie beispielsweise die Anwesenheit eines Piloten.

Als Technology Push-Faktor sind drei Treiber für die Entwicklung ausschlaggebend. Ohne die Batterieentwicklung (Energiedichte), die Weiterentwicklung im Bereich Elektroantriebe (Leistungsdichte)  und die Steuerungs- und Regelungstechnik (Datenerfassung/-Verarbeitung/-Regelung) wären die momentan viel versprechenden Ansätze nicht realisierbar. Diese Entwicklung ermöglicht nicht nur die Entwicklung fliegender PAV, sondern auch die Perspektive eines kostengünstigeren und nachhaltigeren Betriebes der unter anderem durch wartungsarme Elektroantriebe ermöglicht wird. Das Ziel autonom fliegender PAV setzt darüber hinaus ein hohen Grad an Vernetzung (5G) und damit verbundener KI-Ansätze voraus.

Die Kombination aus sowohl starken Demand-Pull als auch Technology-Push Effekten, führt zu günstigen Bedingungen für die Realisierbarkeitschancen am Markt. In den 20er Jahren des 21. Jahrhunderts wird mit stark sinkenden Preisen aufgrund technischer Machbarkeit, aber auch aufgrund von Skaleneffekten gerechnet. Bis 2050 werden laut einer Studie weltweit 100.000 Passagierdrohnen in etwa 100 Städten im Einsatz sein. Etwa 80% davon sollen im rein innerstädtischen Verkehr, meist im Zuge von Sharing-Konzepten, genutzt werden.

Die Architektur von PAV ist variabel. Möglich sind z. B. unterschiedliche Designs für verschiedene Einsatzzwecke. Innerstädtisch ist eine vertikale Start- und Landeeigenschaft (Vertical Takeoff and Landing – VTOL) für ein Erfolg unerlässlich. Multicopter sind dafür derzeit die meist gewählte Konstruktion. Hybridstrukturen und Schwenkflügler sind hingegen gute Optionen für Fahrzeuge mit denen größere Distanzen überwunden werden sollen.

Neben den technologischen Gesichtspunkten sind die benötigte Infrastruktur sowie der zu schaffende rechtliche Rahmen wesentliche Faktoren bei der Umsetzung. Der Aufwand hinsichtlich Errichtung, Sicherung und Bereitstellung einer Ladeinfrastruktur sowie diverse ethische Fragestellungen und die Schaffung eines allgemeingültigen und klaren Kanons an juristischen Leitplanken sind Voraussetzungen für den Betrieb. Ungeklärt ist auch die  fehlende Klasse an Pilotenlizenzen für neuartige Flugobjekte sowie fehlende Regelungen zu autonom fliegenden Luftfahrzeugen über bebauten und dicht besiedelten Gebieten.

Viele, teils inhomogene, Stakeholder sind in der Branche aktiv. Bei Herstellern und Entwicklern sind dies OEMs aus der Luftfahrtbranche, der Automobilbranche oder Dienstleister, Joint Ventures aber auch Start Ups. Diese entwickeln alleine oder in Kooperationen Konzepte, teilweise direkt mit interessierten Städten wie beispielsweise Dubai. Mehrere flächendeckende Testphasen von Prototypen in Einsatzumgebung (TRL 6-7) werden an verschiedenen Standorten mit unterschiedlichen Herstellern geplant oder bereits durchgeführt.

Die Vision zeigt das Personal Air Vehicle u.a. aufgrund bestehender Verkehrsprobleme eine breite Einsatzumgebung finden können. Technologisch ist noch einiges zu tun, sehr vielversprechende Ansätze sind aber vorhanden. Viel Arbeit besteht bei der Schaffung von Rahmenbedingungen. Die Faszination, aber wohlmöglich auch Ängste, die die Vorstellung vom fliegenden Individualverkehr wecken sollten aber als treibender oder hemmender Faktor von Entwicklern, Produzenten, Anbietern und potentiellen Nutzern nicht vernachlässigt werden.

Christian Hemmers

 

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