Wandler 2.0 lässt E-Flugzeuge weiter fliegen

Überarbeiteter Wechselrichter der University of Arkansas vergeudet künftig weniger Strom

Hybrid-Cessna mit grundlegend überarbeiteter Technologie an Bord (Foto: uark.edu)

Fayetteville (pte001/05.11.2025/06:00)

Platz, Stromverbrauch und Gewicht von Elektroflugzeugen, die ihre Energie aus Batterien beziehen, sinken mit einer Innovation der Power Group der University of Arkansas. Ihr ist es gelungen, einen Wechselrichter zu bauen, der nicht mit herkömmlichen Transistoren auf Siliziumbasis bestückt ist, sondern mit Halbleiterbauelementen aus Siliziumkarbid. Wechselrichter werden benötigt, um den Gleichstrom aus den Batterien in Wechselstrom umzuwandeln, wie er von vielen Motoren benötigt wird, die in Flugzeugen eingesetzt werden.

Premiere in einer Cessna 337

Premiere feiert der Wechselrichter in einer Cessna 337, die außer dem üblichen Verbrennungsmotor, der den Bug-Propeller antreibt, mit einem Elektromotor im Heck ausgestattet ist. Flugzeuge dieses Typs werden in den USA häufig für Lufttaxidienste eingesetzt, allerdings bisher ohne zusätzlichen Heckmotor.

Transistoren wechseln zwischen zwei Zuständen hin und her: leitend und isolierend. Das Umschalten dauert zwar nur den Bruchteil einer Sekunde. Doch dabei geht Energie in Form von nutzloser Wärme verloren. Transistoren auf Siliziumkarbid-Basis schalten 1.000 Mal schneller. Entsprechend geringer ist der Energieverlust, besonders wichtig für Elektroflugzeuge, die mit möglichst wenig Last fliegen sollten, also mit kleineren Batterien auskommen, ohne an Reichweite zu verlieren.

Einsatz in E-Autos absehbar

Trotz seiner überlegenen Leistung hat der höhere Preis von Siliziumkarbid dessen breitere Einführung bisher verhindert. Mittlerweile sind die Kosten für die Herstellung der Siliziumverbindung allerdings deutlich gesunken, sodass einem umfassenderen Einsatz kaum noch etwas im Weg steht - vor allem, weil auch an den übrigen Komponenten des Wechselrichters gespart werden kann.

"Bald ist diese Technik sogar reif für den Automobilbau", meint Alan Mantooth, der den Wechselrichter gemeinsam mit Chris Farnell entwickelt hat. Die Power Group gibt sich mit der jetzt gängigen Herstellungstechnik für Siliziumkarbid und die daraus hegestellten Halbleiter-Bauelemente noch nicht zufrieden. "Noch in diesem Jahr soll ein Labor in Betrieb genommen werden, in dem neue Verfahren zur Herstellung von Chips auf dieser Materialbasis entwickelt werden sollen."

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