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Projekte und Erfahrungen beim Einsatz von Drohnen im Personenverkehr

Erstellt am: 10.08.2021 | Stand des Wissens: 22.05.2023
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Bauhaus-Universität Weimar, Professur Verkehrssystemplanung, Prof. Dr.-Ing. Plank-Wiedenbeck

Die zunehmende Inanspruchnahme der bodengebundenen Infrastruktursysteme in wachsenden Städten und tägliche Pendlerströme rücken Drohnen als alternative Transportsysteme in den Vordergrund verkehrstechnischer Überlegungen. Trotz technischer und rechtlicher Hürden werden seit einigen Jahren in verschiedenen Ländern dieser Welt Forschungen an Drohnen und deren technischen Systemen zum Einsatz im Personenverkehr getätigt.
Deutschland gilt neben China und weiteren Industriestaaten als Vorreiter auf dem Gebiet der autonomen Drohnen. Das im Jahre 2011 gegründete Unternehmen Volocopter aus der baden-württembergischen Stadt Bruchsalhat für seine autonome Drohne namens VoloCity bereits in Dubai, Singapur und Helsinki Flugzulassungen für Testflüge. [Volo17; Volo18; SESAR19] Seit 2011 fliegt die Drohne mit seinen 18 Motoren und 18 Rotoren Testflüge [Volo21]. Das Unternehmen hat des Weiteren die die Vorstellung, Knotenpunkte (sogenannte VoloPorts) in Städte zu integrieren, die durch die Drohnenangeflogen werden sollen. Ein Prototyp dieses Knotenpunktes wurde bereits in Singapur errichtet. [Volo21a] Der erste europäische Testflug vor Publikum fand am 14. September 2019 in Stuttgart statt. Während der vier Minuten Flugzeit wurde die unbemannte Drohne allerdings noch durch einen Piloten vom Boden aus gesteuert [Zeit19b].
Zudem gelten Aachen, Ingolstadt, Hamburg und die Region Nordhessen/Bad Hersfeld als Modellstädte beziehungsweise -kommunen als Teil der europäischen UAM-Initiative for Cities & Communities. Ziel des deutschen Innovationsnetzwerkes ist es, in enger Zusammenarbeit mit dem BMVI, Drohnentechnologien in der Praxis umsetzbar zu machen. Dazu werden Best-Practice-Beispiele sowie Testfelder und Reallabore geschaffen. [BMVI21g]
Des Weiteren wurde im März 2021 das Nationale Erprobungszentrum für unbemannte Luftfahrtsysteme (UAS) des Deutschen Luft- und Raumfahrtzentrums (DLR) in Cochstedt eröffnet. Der Testflughafen bietet Raum für Erprobungen von Demonstratoren und Technologien sowie für Forschungen zur Einbindung von UAS in den zivilen Luftraum. [DLR21]
Der chinesische Drohnen-Hersteller EHang präsentierte im Jahr 2016 die EHang 184 als eine der ersten elektronischen Drohnen. Die autonome Drohne ist ein Einsitzer mit seinen acht Elektromotoren und acht Propellern an vier Armen [Zart20]. Die Drohne kann sich mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 100 Kilometern pro Stunde 23 Minuten lang in der Luft halten [Aero21]. Im Jahr 2018 folgte die Präsentation der Typen 216 und 116, wobei Letztere das Nachfolgemodell des Typs 184 ist. Der Zweisitzer Typ216 erhält seinen Antrieb durch 16 Elektromotoren und 16 Propeller an acht Armen und kann mit maximal 130 Kilometern pro Stunde bis zu 35 Kilometer weit fliegen [Ehan21; Zart20]. Nachdem der Typ 216 in China, den Vereinigten Emiraten, Katar und den USA die Erlaubnis für Testflüge erhalten hatte, gab Anfang 2020 auch Norwegen die Zustimmung [Zwer20]. Der Drohnenhersteller spricht (Stand Januar 2020) von insgesamt mehr als 2.000 bemannten Testflügen des Zweisitzers [EVTO21].  Im Januar 2022, bestellte AirX, ein japanisches Tourunternehmen, 50 Ehan Typ 216 und plant sie zum ersten mal in 2025 bei der World Expo in Osaka einzusetzen. [EHang22]

Als weiteres laufendes Projekt aus dem Jahre 2017 lässt sich die elektronische Drohne Cora der kalifornischen Firma Kitty Hawk nennen [Kitt21]. Auch der Flugzeughersteller Airbus arbeitet an Elektrodrohnen. In 2022 hat die Zephyr 8 Drohne von Airbus den Rekord für Unbemannter Flugkörper mehr als verdoppelt, indem es 64 Tage in der Erdatmosphäre blieb. Das wurde durch der Solarbetriebene Energieversorgung ermöglicht. [ntv22] Das Projekt um den Einsitzer Vahana, der über 138 Testflüge absolvierte, wurde mit einem finalen Flug in den USA im November 2019 beendet [Airb21]. Mit den Ergebnissen des Projekts wurde unter anderem auch der Viersitzer CityAirbus entwickelt. Ein Prototyp in Originalgröße hob im Mai 2019 das erste Mal ab, ein verkleinertes Modell absolvierte inzwischen mehr als 100 Testflüge [Airb21a]. Im Januar 2021 begann das Unternehmen Hoversurf aus Moskau mit den Testflügen seines Drohnentaxis [Ryab21]. Im Februar 2023 kündigte Sheikh Mohammed bin Rashid, der Vize Präsident der Vereinigte Arabische Emirate, an, dass Dubai bis 2026 die ersten Flugtaxis einführen wird und somit die erste Stadt der Welt werden soll, die ein voll entwickeltes System an Veriports hat. [Issa23]
In den Vereinigten Staaten Amerikas (USA) hat die nationale Raumfahrtagentur (NASA) im Jahr 2011 das Projekt Unmanned Aircraft System Integration in the National Airspace System (UAS-NAS project, deutsch: Integration unbemannter Flugzeugsysteme in das nationale Luftraumsystem) initiiert. Ziel des Projekts ist es, Technologien und Prozesse von unbemannten Flugzeugsystemen zu identifizieren, zu entwickeln und zu testen, sodass diese erfolgreich in den Luftraum der USA aufgenommen werden können. Durch Testflüge und Simulationen sollen die Technologien Detect and Avoid (DAA, deutsch: Erkennen und Vermeiden) und Command and Control (C2, deutsch: Steuern und Kontrollieren) (weiter-)entwickelt und bestätigt werden. Diese gelten als die zwei notwendigen Technologien, um unbemannte Flugzeugsysteme in das nationale Luftraumsystem aufzunehmen. Im Juni 2018 erfolgte ein erster erfolgreicher Flug mit der unbemannten, ferngesteuerten Flugmaschine Ikhana, die sich mit einem eigenen DAA-System sechs Stunden im nordamerikanischen Luftraum hielt. In Zusammenarbeit mit Unternehmen der Luftfahrtbranche und der US-Bundesbehörde für Luftfahrt startete die NASA außerdem die Systems Integration and Operationalization-Aktivitäten (SIO-Aktivitäten, deutsch: Systemintegration und Operationalisierungsaktivitäten). [Conn20] In diesem Rahmen fand im April 2020 mit einer Drohne des Unternehmens General Atomics, namens SkyGuardian, ein erster erfolgreicher SIO-Testflug statt. Die Drohne flog mit einem eigenen DAA-System neun Stunden von Palmdale, Kalifornien in das circa 400 Kilometer entfernte Yuma in Arizona [Conn20a].
Seit dem Jahr 2016 entwickeln die NASA und die US-Luftfahrtbundesbehörde in Zusammenarbeit mit der Industrie ein Verkehrsmanagement für unbemannte Flugzeugsysteme. Mit dem Verkehrsmanagement sollen Konzepte, Voraussetzungen und damit ein strategischer Rahmen für den Drohneneinsatz bis circa 120 Meter Höhe geschaffen werden, da das bestehende Luftverkehrsmanagement nur für den Luftraum oberhalb 120 Meter abdeckt. [FAA20]
Ansprechpartner
Bauhaus-Universität Weimar, Professur Verkehrssystemplanung, Prof. Dr.-Ing. Plank-Wiedenbeck
Zugehörige Wissenslandkarte(n)
Integration von Drohnen als Ergänzung des Verkehrssystems zum Transport von Personen und Gütern (Stand des Wissens: 25.08.2021)
https://www.forschungsinformationssystem.de/?539652
Literatur
[Aero21] Ehang 184 Autonomous Aerial Vehicle (AAV), 2021
[Airb21] Vahana, 2021
[Airb21a] City Airbus, 2021
[BMVI21g] Bundesministerium für Digitales und Verkehr, BMVI (Hrsg.) BMVI unterzeichnet Memorandum zur Zusammenarbeit mit den deutschen Urban Air Mobility Regionen, 2021/06/29
[Conn20] Monroe Conner NASA Armstrong Fact Sheet: Unmanned Aircraft Systems Integration in the National Airspace System, 2020/10/22
[Conn20a] Monroe Conner First Flight of NASA's 2020 Unmanned Aircraft Demonstration Activities, 2020/04
[DLR21] Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V. , DLR (Hrsg.) Re­alla­bor für die Er­for­schung und Er­pro­bung von un­be­mann­ten Luft­fahrt­sys­te­men UAS, 2021/03/31
[Ehan21] EHang AAV
The Era of Urban Air Mobility is Coming, 2021
[EHang22] EHang (Hrsg.) EHang Receives Pre-order for 50 Units of EH216 in Japan, 2022/01/20
[EVTO21] EHang 216, 2021
[FAA20] Federal Aviation Administration (FAA), FAA (Hrsg.) Unmanned Aircraft System Traffic Management (UTM), 2020/06/03
[Issa23] Tala Michel Issa Dubai: Flying taxis to take to the skies in three years, Sheikh Mohammed says, 2023/02/13
[Kitt21] The proof is in the sky, 2021
[ntv22] ntv (Hrsg.) Drohne von Airbus stellt neuen Flug-Rekord auf, 2022/08/23
[Ryab21] Victoria Ryabikova Moscow is testing FLYING taxis , 2021/01/25
[SESAR19] SESAR (SINGLE EUROPEAN SKY ATM RESEARCH) JOINT UNDERTAKING (Hrsg.) SESAR Gulf of Finland U-space project: First demos successfully completed, 2019/07/10
[Volo17] Volocopter als autonomes Lufttaxi in Dubai, 2017/06/19
[Volo18] Volocopter wird Flugtaxis (eVTOLs) in Singapur testen, 2018/10/18
[Volo21] VOLOCITY
The superior air taxi, 2021
[Volo21a] VOLOPORT
Home of the urban air ecosystem, 2021
[Zart20] Nicolas Zart How EHang Built an eVTOL for the World, 2020/06/19
[Zeit19b] dpa Deutsche Presse-Agentur GmbH Dem Stau entfliegen: Volocopter hebt über Stuttgart ab, 2019/09/14
[Zwer20] Patrick Zwerger, Sebastian Steinke EHang 216 erhält norwegische Betriebserlaubnis, 2020/03/23
Glossar
Reallabor
Reallabore sind Experimentierräume in der Wirklichkeit, wie etwa Stadtquartiere, in denen Ideen zur nachhaltigen Stadt- oder Mobilitätsentwicklung konzipiert und in Form von Realexperimenten umgesetzt und ausprobiert werden. Die Maßnahmen werden wissenschaftlich begleitet, ausgewertet und evaluiert, um übertragbare Ergebnisse zu generieren. Im Fokus steht dabei die Einbindung der Zivilgesellschaft, die letztendlich am meisten von den umgesetzten Maßnahmen profitieren soll.
Die begriffe 'Reallabor' und 'Realexperiment' sind nicht synonym zu verwenden. Während das Reallabor den gesamten Prozess sowie sämtliche Untersuchungsräume und Akteure umfasst, handelt es sich bei den Realexperimenten um die konkret im Reallabor umgesetzten Maßnahmen.
BMDV
Bundesministerium für Digitales und Verkehr (bis 10/2005 BMVBW, bis 12/2013 BMVBS und bis 11/2021 BMVI)

Auszug aus dem Forschungs-Informations-System (FIS) des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur

https://www.forschungsinformationssystem.de/?539418

Gedruckt am Donnerstag, 25. April 2024 10:28:54