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Jahrbuch20Yearbook17 Yearbook Jahrbuch

04 foreword bavarian minister 05 of economic affairs

Ilse Aigner Sehr geehrte Damen und Herren Dear Ladies and Gentlemen Bayerische Wirtschaftsministerin Bavarian Minister of Economic Affairs Die stetig steigende Nachfrage nach Mobilität und eine zuneh- The continuous increase in demand for mobility and the mende internationale Vernetzung in der Wirtschaft stellen den growing international economic network face the avia- Luftverkehr vor große Herausforderungen. Die Luftfahrt hat sich tion industry with major challenges. Aviation has set das ambitionierte Ziel gesetzt, diesen steigenden Bedarf mit itself ambitious targets for meeting the growing demand einem signifikant verbesserten ökologischen Fußabdruck zu rea- with a significantly improved ecological footprint. This lisieren. Hierfür sind radikal neue technologische und ökonomi- requires radically new technological and business con- sche Konzepte erforderlich. cepts. In Bayern sind mehr als 60 000 Personen in der Luft- und More than 60,000 people are employed in the aero- Raumfahrt beschäftigt. Sie erwirtschaften ein jährliches Umsatz- space industry in Bavaria. They generate annual revenues volumen von rund sieben Milliarden EUR. Von der Forschung of around 7 billion euros. From research and design über den Entwurf bis zum Produkt und dessen langfristige towards the product and its long-term support, all areas Betreuung werden alle Teilbereiche mit hoher Kompetenz ab- are covered with a high level of competence. gedeckt. In order to make Bavaria’s industrial base future- Um die industrielle Basis Bayerns auch langfristig zukunfts- proof in the long term, it is necessary to identify new sicher zu machen, ist es notwendig, frühzeitig neue Technolo- technologies at an early stage and exploit their poten- gien zu identifizieren und Potenziale nutzbar zu machen. Zusam- tials. Together with strong Bavarian industrial partners, men mit starken bayerischen Industriepartnern nimmt das Bauhaus Luftfahrt takes this pioneering role as a think Bauhaus Luftfahrt als Thinktank für die Luftfahrt diese Vorreiter- tank for aviation. The research institution acts as an rolle ein. Die Forschungseinrichtung agiert als Impulsgenerator impulse generator for the future of mobility in general für die Zukunft der Mobilität im Allgemeinen und die Entwick- and the development of air travel in particular. Its scien- lung des Luftverkehrs im Besonderen. Ihre wissenschaftliche tific excellence is known and recognised far beyond the Exzellenz ist weit über die Grenzen des Freistaates hinaus borders of the Free State of Bavaria. bekannt und anerkannt. New topic areas, such as digitalisation, open up com- Neue Themenfelder wie die Digitalisierung eröffnen voll- pletely new approaches and business areas. From the ständig neue Ansätze und Geschäftsfelder. Hier gilt es, aus der multitude of new technologies and topics, it is important Vielzahl von neuen Technologien und Themen die relevanten to identify the relevant concepts and business approaches und richtigen für den Luftfahrtbereich zu identifizieren und die for the aviation sector and to drive forward their further zielgerichtete Weiterentwicklung voranzutreiben. development. Das vorliegende Jahrbuch ermöglicht Ihnen, liebe Leserinnen This yearbook provides you, dear readers, with a brief und Leser, einen kleinen Einblick in neue Themengebiete, die insight into new topics that could change aviation in the langfristig die Luftfahrt nachhaltig verändern könnten. Ich lade long term. I am inviting you to join me: Take a look at the Sie ein: Gönnen Sie sich mit dem Bauhaus Luftfahrt einen Aus- future of flying with Bauhaus Luftfahrt! blick in die Zukunft des Fliegens!

Ihre Yours Ilse Aigner, MdL Ilse Aigner, MdL Bayerische Staatsministerin Bavarian State Minister für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie of Economic Affairs and Media, Energy and Technology und Stellvertretende Ministerpräsidentin Deputy Minister-President of Bavaria 06 foreword executive directors 07

Prof. Dr. Mirko Hornung Insa Ottensmann Vorstand Wissenschaft und Technik Vorstand Finanzen und Organisation Sehr geehrte Damen und Herren Dear Ladies and Gentlemen Executive Director Research Executive Director Finance and Technology and Organisation Die häufigste Frage, die uns zur zukünftigen Entwicklung der The most common question we are asked about the future Luftfahrt gestellt wird, lautet: Wie sieht das Flugzeug der development of aviation is: What will the aircraft of the Zukunft aus? Diese Frage steht für die Erwartung, dass neue future look like? This question stands for the expectation Technologien, die ein Luftfahrzeug effizienter, ökonomischer that new technologies, which make an aircraft more effi- und leiser machen, auch zu einem völlig anderen Aussehen cient, more economic, and less noisy, also lead to a com- führen. Neue Antriebstechnologien wie (hybrid-)elektrische pletely different look. New propulsion technologies, such Antriebe könnten tatsächlich dazu führen, dass sich das as (hybrid-)electric power systems, could actually cause the Flugzeug grundlegend verändert. In verschiedenen Forschungs- aircraft to change radically. In various research projects, projekten bewerten wir gemeinsam mit Industrie- und For- together with industrial and research partners, we evaluate schungspartnern konkrete Optionen, die langfristig Erfolg dedicated options that could be promising in the long term. versprechend sein könnten. In other industries, we see more and more evidence In anderen Industriebereichen stellen wir immer häufiger that completely new concepts are being developed from fest, dass sich völlig neuartige Konzepte aus neuen Energie- new sources of energy, innovative business models (such trägern, innovativen Geschäftsmodellen (z. B. der Sharing as sharing economy), and digitalisation. Economy) und auch der Digitalisierung entwickeln. In the field of alternative energy sources, Bauhaus Im Bereich alternativer Energieträger fungiert das Bauhaus Luftfahrt is the coordinator of two European research Luftfahrt als Koordinator zweier europäischer Forschungs- projects on novel fuel technologies for the production of vorhaben zu neuartigen Kraftstofftechnologien zur Produktion sustainable fuels for aviation. The use of solar thermal nachhaltiger Kraftstoffe für die Luftfahrt. Die Nutzung der solar- energy from the sun on the one hand and the process of thermischen Energie der Sonne auf der einen und der Prozess hydrothermal liquefaction on the other hand are promising

der hydrothermalen Verflüssigung auf der anderen Seite stellen approaches for a sustainable reduction of CO2 emissions. vielversprechende Ansätze zur nachhaltigen Reduktion von While sharing business models have already success-

CO2-Emissionen dar. fully entered the automotive sector, aviation also needs to Während Sharing-Geschäftsmodelle im Automobilbereich exploit the potentials of these new approaches. In addition schon erfolgreich Einzug gehalten haben, gilt es auch in der to the idea of sharing aircraft freely between airlines, Luftfahrt, die Potenziale dieser neuen Ansätze zu verstehen. inner-city aviation concepts with smaller, vertical take-off Neben der Idee, Flugzeuge frei zwischen Fluggesellschaften and landing aircraft are also under close scrutiny. auszutauschen, stehen auch innerstädtische Luftfahrtkonzepte Thus, Bauhaus Luftfahrt not only provides answers to mit kleineren, senkrechtstartfähigen Fluggeräten auf dem the question of the possible aircraft of the future, but also Prüfstand. how new concepts can be successfully implemented and Damit liefert das Bauhaus Luftfahrt nicht nur Antworten auf to what extent they will be able to fundamentally change die Frage nach dem möglichen Flugzeug der Zukunft, sondern the mobility of tomorrow. auch danach, wie neue Konzepte erfolgreich umgesetzt werden In this sense, the 2017 yearbook offers a broad over- können und inwiefern diese in der Lage sein werden, die Mobi- view of many other interdisciplinary research projects of lität von morgen grundlegend zu verändern. Bauhaus Luftfahrt. We wish you, dear readers, insightful Das vorliegende Jahrbuch 2017 bietet ganz in diesem Sinne impulses; enjoy reading! einen breit angelegten Überblick über viele weitere, interdiszi- plinäre Forschungsvorhaben des Bauhaus Luftfahrt. Wir wünschen Yours Ihnen, liebe Leserin, lieber Leser, bei der Lektüre viel Spaß! Insa Ottensmann / Prof. Dr. Mirko Hornung

Ihre/Ihr Insa Ottensmann / Prof. Dr. Mirko Hornung 08 contents 09

technology radar

Distributed Ledgers – Distributed Ledgers – disruptive Technologie nach dem Hype 16 disruption beyond the hype Cyber-physische Systeme – Cyber-Physical Systems – energy zukunftsweisende Technologiesynergien 18 future-oriented technological synergies technologies & Eine Datenlandkarte für die A data map for process data power systems Prozessdatenanalyse analysis alternative 20 fuels operations

Neue Transportkonzepte erfüllen New transport concepts meet changing veränderte Passagierbedürfnisse 24 customer needs Systemdynamische Modellierung System dynamic modelling of the technology des Luftfahrtsystems aviation system radar 26 On-Demand-, free-floating Sharing-Modell On-demand, free-floating sharing für Fluggesellschaften 28 model for airlines Welchen Beitrag kann die Luftfahrt zur What contribution can aviation make systems Mobilität in Städten leisten? 30 to urban mobility? & aircraft technologies alternative fuels

operations Wasser- und Landbedarf Water footprint and land requirements solarthermochemischer Kraftstoffe 34 of solar thermochemical fuels Hydrothermale Verflüssigung: neue Hydrothermal liquefaction: new fuels from Kraftstoffe aus biogenen Quellen 36 biogenic sources Biomasseerträge von Mikroalgen in Biomass yields of microalgae in industrieller Kultivierung 38 industrial cultivation CO2 als Rohstoff für die erneuerbare CO2 as feedstock for the production of Kraftstoffproduktion 40 renewable fuels

editorial energy technologies & power systems

Vorwort Bayerische 04 Foreword Bavarian Minister Thermoelektrische Abwärmenutzung Thermoelectric waste heat harvesting Wirtschaftsministerin of Economic Affairs am Flugtriebwerk 44 in aero engines Vorwort Vorstände 06 Foreword Executive Directors Hybrider Fanantrieb – Abschluss einer Hybrid power fan drive – results of a Highlights 2017 10 Highlights 2017 Konzeptstudie 46 conceptual study Mission 12 Mission „Composite Cycle Engine“-Konzeptualisierung Composite Cycle Engine conceptualisation und -Potenzial 48 and performance potential

Zahlen & Fakten 56 Facts & figures Impressum 68 Imprint systems & aircraft technologies

Luftfahrtwissensmanagement für Aviation knowledge management for Industrie 4.0 52 Industry 4.0 Turboelektrische Antriebsintegration Turboelectric fuselage wake-filling mit „Wake Filling” 54 propulsion integration 10 highlights 2017 11

„Mobilität in einer virtuellen Zukunft“ war Thema eines hochkarätig besetzten Symposiums des Bauhaus Luftfahrt auf dem Ludwig Bölkow Campus bei München. Datengesteuerte Prozesse sowie kundenspezifische Dienstleistungen und Produkte stehen immer mehr im

Aviation Fokus neuartiger Geschäftskonzepte. Welchen Einfluss nehmen diese Entwicklungen auf das Luftverkehrssystem? Gemeinsam mit 180 kompetenten Wissenschaftlern und Experten aus 20 Ländern erörterte das Bauhaus Luftfahrt anderthalb Tage lang die entscheidenden Wegbereiter und Treiber sowie Potenziale der Luftfahrt 5.0. Den zahlreichen Fachvorträgen und Diskussionsrunden entsprang dabei ein intensiver Austausch zwischen Wissenschaft, Industrie und Politik. Fortschritte in Datenanalyse und -management sowie Potenziale von datengesteuerten Geschäftsmodellen und Prozessen standen im Mittelpunkt der Plenarsitzung am ersten Veranstaltungstag. Vordenker und Fachleute gaben Einblick in ihre neuesten Erkenntnisse Mobility in a Virtual Future und Ideen, wie sich eine verbesserte Nutzung von Daten auf das Luftfahrtgeschäft auf lange Sicht auswirken kann. Am zweiten Veranstaltungstag wurde eine Vielzahl von Technologien und Konzepten in zwei parallelen Sitzungsreihen diskutiert.

“Mobility in a Virtual Future” was the subject of a high-quality symposium held by Bauhaus Luftfahrt on the Ludwig Bölkow Campus near Munich. Data-driven processes, customer-tailored services and products are getting more and more in the focus of novel business concepts. How will these developments find their way into the air transport system? Together with 180 national and international scientists and industrial experts from 20 countries, Bauhaus Luftfahrt addressed In vier Fachsitzungen and discussed key enablers and potentials of the envisaged developments and innovations teilten 20 Referenten ihre Expertisen zu forming a possible Aviation 5.0. Thereby, an intense dialogue between science, industry, and Top-Trends und politics arose from the numerous presentations and discussions. Schlüsselentwick- Progress in data sciences and the potentials of data-driven businesses and processes were lungen. at the core of the Plenary Session on day 1 of the event. Innovators and experts provided Organised in four topical sessions, insights in their latest findings and ideas, how an enhanced use of data may have an impact on invited speakers the aviation business in the long run. shared their expertise and insights in key On day 2, a multitude of technologies and concepts were presented in two parallel session technologies and streams. developments. 12 mission 13

energy technologies & power systems alternative fuels

technology radar

systems & aircraft technologies

operations

Über das liert. Aus dem Luftverkehrswachstum, den Flightpath- About Bauhaus Luftfahrt 2050-Zielen und den langen Produktlebenszyklen von Bauhaus Luftfahrt Flugzeugen von bis zu 60 Jahren leitet das Bauhaus Luftfahrt seinen Auftrag ab, über die Grenzen herkömm- Was treibt die Mobilität von morgen? Welche alternativen licher Technologien und Materialien weit hinauszublicken What drives the mobility of tomorrow? What alternative Bauhaus Luftfahrt derives its task of going far beyond Energieoptionen werden langfristig für die Luftfahrt zur und neue Aspekte zu betrachten. Dabei sollen und energy options will be available for aviation in the long the boundaries of conventional technologies and Verfügung stehen? Welche Antriebs- und Systemtech- können keine Voraussagen getroffen werden, welches term? Which power and system technologies will further materials and of studying new aspects. Here, no predic- nologien werden die Effizienz zukünftiger Flugzeug- das nächste Produkt sein wird. Die Wissenschaftler improve the efficiency of future aircraft concepts, and tions can or should be made on what the next product entwürfe weiter verbessern, und werden diese zu voll- erforschen vielmehr neue Technologien und Materialien, will these lead to completely new designs? What impact will be. Instead, scientists are searching for new tech- ständig neuen Designs führen? Welchen Einfluss werden zeigen deren Relevanz für zukünftige Entwicklungen und will information technologies have on future products nologies and materials, showing their relevance for Informationstechnologien auf zukünftige Produkte und schaffen ein Bewusstsein, worin die Potenziale für die and their development processes? In light of these and future developments, and raising awareness of wherein deren Entwicklungsprozesse haben? Entlang dieser Luftfahrt liegen. Die so gewonnenen Erkenntnisse liefern other questions, as a research institution, Bauhaus the potential for aviation lies. The knowledge gained in und weiterer Fragestellungen analysiert das Bauhaus zahlreiche Denk- und Diskussionsanstöße – und das Luftfahrt analyses major driving forces, new technologi- this way offers numerous incentives to think differently Luftfahrt als Forschungseinrichtung wesentliche Treiber, außerhalb der vorhandenen konventionellen Forschungs- cal approaches, and innovative ideas and integrates and participate in discussions – and all of that is outside neue technologische Ansätze sowie innovative Ideen und Entwicklungslandschaft. Die Herangehensweise, them into holistic solutions for aviation. the existing conventional research and development und integriert diese in ganzheitliche Lösungen für die zunächst eine Idee in einem interdisziplinären kreativen For more than a decade, Bauhaus Luftfahrt is landscape. The approach, to first let an idea arise in an Luftfahrt. Prozess entstehen zu lassen und diese anschließend auf studying topics from very different perspectives in the interdisciplinary creative process and then check it in Seit mehr als zehn Jahren betrachtet das Bauhaus ihre Anwendbarkeit wissenschaftlich zu überprüfen, sense of a think tank: The 39 scientists with professional a scientifically sound manner for its applicability, makes Luftfahrt im Sinne eines Thinktanks Themen aus sehr macht das Bauhaus Luftfahrt als Forschungseinrichtung expertise in their field areas of social sciences and Bauhaus Luftfahrt unique as a research institution in unterschiedlichen Blickwinkeln: Die 39 Wissenschaftler einzigartig in Deutschland und Europa. economics, nature and engineering sciences as well as Germany and Europe. mit fachlicher Expertise aus Sozialwissenschaft und Gegründet wurde der Bauhaus Luftfahrt e. V. im informatics identify and assess promising approaches Bauhaus Luftfahrt e. V. was founded in November Ökonomie, Natur- und Ingenieurwissenschaft sowie Infor- November 2005 von den drei Luft- und Raumfahrtunter- and develop them, frequently in collaboration with 2005 by the three aerospace companies Airbus, matik identifizieren und bewerten erfolgversprechende nehmen Airbus, Liebherr-Aerospace und MTU Aero national and international partners, as a basis for new Liebherr-Aerospace and MTU Aero Engines as well Ansätze und entwickeln diese, häufig in Zusammenarbeit Engines sowie dem Bayerischen Staatsministerium für product ideas and concepts. Bauhaus Luftfahrt is thereby as the Bavarian State Ministry for Economic Affairs and mit nationalen und internationalen Partnern, als Grund- Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie. playing a key pioneering role – as a think tank, a research Media, Energy and Technology. The source of the name lage für neue Produktideen und -konzepte weiter. Damit Namensgebend war das Staatliche Bauhaus, die institution, and an impulse generator for experts, the was Staatliches Bauhaus, the interdisciplinary art, nimmt das Bauhaus Luftfahrt eine wichtige Vorreiterrolle fachübergreifende Kunst-, Design- und Architekturschule public, and politicians. design, and architecture school by Walter Gropius ein – als Ideenschmiede, Forschungseinrichtung und von Walter Gropius im Weimar und Dessau der 1920er- According to all forecasts, the civil aviation fleet will in the Weimar and Dessau of the 1920s. Since 2012,

Impulsgenerator für Fachwelt, Öffentlichkeit und Politik. Jahre. Seit 2012 ergänzt die IABG Industrieanlagen- triple by 2050. The goals of 75 % less CO2 emissions, IABG Industrieanlagen-Betriebsgesellschaft has rounded Die Luftverkehrsflotte wird sich allen Prognosen nach Betriebsgesellschaft den Kreis namhafter Industriepart- considerably reduced NOx emissions and noise compared out the circle of renowned industrial partners. Since bis 2050 verdreifachen. Die Ziele 75 % weniger CO2- ner. Das Bauhaus Luftfahrt ist seit 2015 auf dem Ludwig to 2000 are expressed in Flightpath 2050. From the 2015, Bauhaus Luftfahrt has been based on Ludwig Ausstoß, deutlich geringere NOX- und Lärmemissionen Bölkow Campus in Taufkirchen bei München angesiedelt, growth in air traffic, the Flightpath 2050 goals, and the Bölkow Campus in Taufkirchen near Munich, whose gegenüber dem Jahr 2000 sind im Flightpath 2050 formu- dessen Gründungspartner es ist. long product life cycles of aircraft of up to 60 years, founding partner it is. 14 technology radar 15

Schlüssige Luftfahrtkonzepte von morgen Prospective concepts for aeronautics basieren auf dem Verständnis zukünftiger are based on the understanding of future Technologieoptionen und deren physi- technology options and their physical kalischer Leitplanken. Zur Früherkennung boundaries. For early identification of designtreibender Entwicklungen hat das design-driving developments, Bauhaus Model of Distributed Ledgers Bauhaus Luftfahrt das „Technologieradar“ Luftfahrt has established the “Techno- etabliert, das die Domänen Energie, logy Radar”, which includes the domains Materialien, Photonik, Sensorik und Infor- of energy, materials, photonics, sensors, mation umfasst. Der verfolgte Ansatz zur and information. The pursued approach Zukunftstechnologieanalyse und Bewer- to future technology analysis and tung von Innovationspotenzialen stützt assessment of innovation potentials sich auf eine interdisziplinäre Kultur und rests upon an interdisciplinary culture eine eigens entwickelte Methodik. Diese and on a specially developed methodo- beruht auf der Bestimmung universeller logy. This relies on the derivation of uni- Metriken und physikalischer Grenzwerte versal metrics and physical benchmarks sowie einer Analyse des Skalierungsver- as well as on an analysis of the scaling haltens und disruptiven Potenzials neuer behaviour and disruptive potential of Technologien. Als Leitlinie für die zukünf- novel technologies. As guidance to the tige Entwicklung stimmiger future development of sound Gesamtkonzepte werden overall concepts, perfor- Leistungspotenziale im Luft- mance potentials are deter- fahrtkontext auf unterschied- mined in the aeronautical lichen Komplexitätsebenen context at various levels of untersucht, von Komponenten complexity, from components, über Baugruppen bis hin zu devices to integrated sys- integrierten Systemen. tems.

Cyber-Physical Systems Data map 16 technology radar 17

Distributed Ledgers – Distributed Ledgers – Stark vereinfachte Darstellung einer Blockchain Eine Blockchain kann als verteilte, dezentrale Datenbank aufgefasst werden, in der ein Konsensprotokoll sicherstellt, dass der Inhalt, d. h. die Kette an disruptive Technologie disruption beyond the Blöcken, bei allen Teilnehmern gespiegelt vorliegt. Der zusätzliche Einsatz kryptografischer Verfahren sichert zu, dass weder Einträge in einem Block noch die Kette an Blöcken selbst verändert werden können. Dies kann transparent von jedem Teilnehmer jederzeit selbst überprüft werden und schafft nach dem Hype hype so Vertrauen in die geteilten Daten. Statt einfacher Transaktionsdaten können auch komplexe Abläufe in Form von Smart Contracts abgelegt werden. Somit erweitern sich die möglichen Anwendungsszenarien über „Kassenbücher“ (ledgers) hinaus zu automatisierten, verteilten Geschäftsprozessen mit mehreren Teilnehmern. Bitcoin, Blockchain, Smart Contracts, Hashgraphs … Bitcoin, Blockchain, Smart Contracts, Hashgraphs … Distributed-Ledger-Technologien (DLTs) sind aus Distributed Ledger Technologies (DLTs) are an inte- Simplified sketch of a Blockchain der technologischen Trenddiskussion nicht mehr gral ingredient in any top ten on current technol- A Blockchain can be regarded as a distributed, decentralised database, which assures with the help of an additional consensus protocol that all the wegzudenken. Handelt es sich um einen nächsten ogy trends. Are DLTs only the catalyst for the next chained blocks are mirrored. Additionally, cryptographic technologies assure that neither the transactions in a block, nor the already chained blocks can technologiegetriebenen Hype oder gibt es ein technology-driven hype bubble, or can Bauhaus be changed. Thus, all participating parties can audit the chains’ integrity in a transparent way and, hence, establish a layer of trust. In addition to simple verifizierbares Potenzial, das Teile der gewachse- Luftfahrt provide a solid proof of their potential to transaction data, blocks can store complex conditional sequences in the form of (Smart) Contracts. This extends the application area from ledgers to nen Geschäftsprozesswelt in den nächsten Jahren challenge a good deal of established (digital) busi- distributed, automatic, collaborative business processes. herausfordern wird? Herzstück disruptiver ness processes? DLTs sind sich stetig weiterentwickelnde Anwendungen von DLTs are a clever combination of existing, DLTs ist das verteilte Informationstechnologien, um eine geteilte, refined information technologies; these are con- Konsensmodell. Transaktionen zwischen Beteiligten werden Der Block wird ans Ende einer Instanz der Blockchain dezentrale und auditierbare Datenschicht in ver- jointly applied to establish a shared, decentral and 1 zu einem Block zusammengefügt und mit einem 2 angehängt und kryptografisch so verankert, dass The distributed schiedensten Anwendungsszenarien zu ermögli- auditable data layer in diverse application scenar- digitalen Stempel versehen. die Integrität der gesamten Kette und ihres Inhaltes consensus model of A set of agreed upon transactions between überprüfbar ist. chen. Grundlegendes Ziel ist hier die Schaffung DLTs is at the core of ios. This layer aims to establish a notion of direct parties are put into a block and “digitally stamped”. This block is chained to the end of an instance of the einer dezentralen, konsensbasierten Vertrauens- possibly disruptive trust on a decentralised, consensus-based founda- blockchain. Chaining adds a cryptographic proof of the applications. integrity of the whole chain and its content. basis, die nicht manipulierbar und zugleich für tion, which cannot be manipulated and is transpar- alle Beteiligten transparent ist sowie Informations- ent to all participants. Thus, both information asymmetrien und Übervorteilungen umgeht. asymmetries and fraud shall be avoided. Current Aktuelle Einsatzszenarien sind Zertifizierungen application scenarios are certification in supply in Supply Chains, Handelstransaktionen ohne chains, business transactions without intermedi- Mittelsmann oder neue Rechte- und Distributions- ary, or new ways to distribute and share (the rights modelle für digitale Artefakte. to) digital artefacts. Auch die Luftfahrt geht gerade im Rahmen von Similarly, aviation in general is breaking new Digitalisierung und digitaler Transformation neue ground in the context of digitalisation and digital Wege. Dabei spielt im Umgang mit Daten die transformation. While handling and sharing data, Frage nach deren Provenienz, deren Weiterver- questions regarding their provenance, their subse- wendung und -verwertung, nach Rechten an Daten quent application and exploitation, rights to data sowie deren Schutz eine zentrale Rolle. Das Bau- and data privacy play a crucial role. Bauhaus Luft- haus Luftfahrt erforscht Anwendungspotenziale fahrt explores the application potential of existing von DLTs oder zu entwickelnden Erweiterungen and next generation DLTs in aviation, for example Ein Konsensprotokoll sichert zu, dass der neue exemplarisch in den Bereichen Entwicklung und in engineering, production, and data-driven business 3 Eintrag zwischen allen anderen Instanzen der Blockchain gespiegelt wird – ohne zusätzlichen Produktion, Dienstleistungen und datengetriebener models. Mittelsmann. Geschäftsmodelle im Lufttransport. Here, DLTs demonstrate their strength by imple- Following a consensus protocol, the changes are mirrored to all instances of the chain – without Hier zeigen DLTs ihre Stärke als eine Lösung menting disruptive digital business processes with intermediary third party. zur Umsetzung digitaler Geschäftsprozesse mit dem a strong focus on transparency, security, and scal- Fokus auf Transparenz, Informationssicherheit und ability. Bauhaus Luftfahrt analyses the long-term Skalierbarkeit. Für seine Partner analysiert das potential of these technologies for its partners as Bauhaus Luftfahrt das langfristige Potenzial dieser part of its current research on digital transforma- Technologien im Kontext aktueller Forschung zur tion in aviation. digitalen Transformation. 18 technology radar 19

Cyber-physische Cyber-Physical Arbeitsprinzip eines CPS Physical world Cyber-physical interaction Cyber representation Das CPS generiert aus systemrelevanten Fleet of assets Data & Time-stamped, e. g., Digital twin Systeme – zukunfts- Systems – future- Sensordaten, etwa zur Flottenüberwachung, (components / infor- • Degradation indicators Fleet mation • history ausführbare Information zur Entscheidungs- (sub-)systems) Usage data • Data management • Environmental data weisende Technologie- oriented technological • Orchestration of models & unterstützung und optimierten Systemsteuerung, • Maintenance logs z. B. zur Stand- und Wartungskostenreduktion. smart analytics synergien synergies • Generate insights, make Direct corrective actions health predictions (RUL*) to avoid failures Working principle of a CPS Operator, Ein Cyber-physisches System (CPS) nutzt verschie- A Cyber-Physical System (CPS) utilises sensor data A CPS promotes system-relevant sensory data, maintenance Health information technician etc. denste Sensordaten, integrierte Intelligenz und ein of various sources, integrated intelligence, and a such as for fleet monitoring, into actionable Maintenance scheduling, • Optimal decision support Kommunikationsnetzwerk, etwa um den Gesund- communication network, for instance, for predicting information for decision support and optimised spare parts ordering analytics heitszustand kritischer Komponenten oder Systeme the health state of critical components or systems system control, e. g. allowing for reduced down- time and MRO costs. einer Flugzeugflotte vorherzusagen und notwen- of an aircraft fleet and for directing necessary MRO *RUL: Remaining Useful Life dige Maßnahmen zur Wartung frühzeitig einzulei- Integrierte Intelligenz actions at an early stage. The key question, for ten. Der Kernfrage, für welche Geschäftsprobleme und Vernetzung which business problems cost-saving potentials Kosteneinsparpotenzial gegenüber herkömmlichen schaffen Mehrwert emerge with respect to conventional maintenance Wartungsstrategien besteht, ist das Bauhaus Luft- und ermöglichen strategies, was examined at Bauhaus Luftfahrt in fahrt im Rahmen der Zukunftstechnologieanalyse neue Geschäfts- the framework of future technology analysis. modelle. nachgegangen. By means of Machine Learning and Big Data CPS-Kosten-Nutzen-Analyse Cost-benefit analysis – example Receiver operating characteristics curve Integrated intelli- 100 1.0 Ein CPS kann bisherige Unsicherheiten in der gence and net- Analytics, a CPS can significantly reduce previous Die Kosten-Nutzen-Analyse stützt sich auf die Perfect (no penalties, only benefit) Versagensvorhersage signifikant verringern, indem working add value uncertainties in failure prediction by capturing Receiver-Operating-Characteristics-Kurve zur es mithilfe maschinellen Lernens und Big Data and allow for novel complex relationships in fleet-wide data that may Leistungsbewertung und -optimierung der Daten- Business case 0.8 auswertealgorithmen und zur Identifikation von 0 Analytics komplexe, physikalisch schwer erfass- business models. be difficult to describe using physics. Examples No business Business Cases mit Nettonutzen. case 0.6 Better algorithm bare Korrelationen in flottenweiten Daten aufdeckt, include the correlation between operating environ- performance Random z. B. zwischen Betriebsumgebung oder erfolgter ment or repair actions and degradation rate. How- -100 CPS Cost-benefit analysis 0.4 Reparatur und Degradierungsrate. Kommen jedoch ever, in case, relative to correctly predicted main- The receiver operating characteristics curve can Cost-optimised operating point Cost-optimised operating point im Vergleich zu korrekt prognostiziertem Wartungs- tenance needs, missed detections or false alarms Rare failure mode Rare failure mode Probability of detection be directly linked with cost-benefit analysis for Net relative benefit [%] -200 0.2 * * bedarf übersehene Schäden oder Fehlalarme zu occur too often, follow-up costs, e. g. due to cas- performance assessment and optimisation of data Semifrequent failure mode Semifrequent failure mode Frequent failure mode Frequent failure mode häufig vor, können Folgekosten etwa durch Kaska- cading effects or unnecessary inspection effort, analysis algorithms and for identifying business 0.0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 deneffekte oder unnötigen Inspektionsaufwand can outweigh the advantages, similarly to CPS cases with net benefit. Probability of false alarm Probability of false alarm die Vorteile aufheben, genauso wie zu hohe CPS- costs. The requirements on the prediction quality Kosten. Welche Vorhersagequalität für einen Netto- for achieving a net benefit strongly depend on the * denotes the economically viable range of the probability of false alarm for a rare failure mode nutzen erreicht werden muss, hängt stark von der application. They were generally determined at Anwendung ab und wurde vom Bauhaus Luftfahrt Bauhaus Luftfahrt by means of a Cost-Benefit allgemein aus einer Kosten-Nutzen-Analyse be- Analysis. It further allows comparing and optimis- stimmt. Diese erlaubt zudem, verschiedene Aus- ing various analysis algorithms concerning cost wertealgorithmen hinsichtlich Kosteneffizienz zu efficiency. Here, for instance, for bearing and gear- vergleichen und zu optimieren. Am vielverspre- box monitoring or crack detection in composites, Dr. Andreas Sizmann Head of Future Technologies and Ecology of Aviation, Knowledge Management chendsten, etwa für Lager- und Getriebeüberwa- deep learning approaches appear most promising. Innovation und Evolution von Zukunftstechnologien beruhen nach William Brian Arthur („The Nature of Technology“) auf chung oder Risserkennung in Kompositen, zeigen For realising the full potential, new directives for zwei Hauptfaktoren, der Kombination von Technologien und der Nutzbarmachung natürlicher Phänomene. Quanteninformatik sich hier Deep-Learning-Ansätze. Um das Potenzial data exchange, privacy, and cyber security are in und Graphene stehen als EU-Flagship-Themen hoch auf der F&E-Agenda. Disruptives Potenzial verspricht auch die kombinatorische auszureizen, sind neue Direktiven für Datenaus- demand. Evolution, aktuell von physischen mit Informationstechnologien. Die Evolution von isolierten, statischen Lösungen hin zu vernetzten und an die Situation anpassungsfähigen Technologien schafft Cyber-physische Systeme mit neuen Fähigkeiten für die Luftfahrt. Hier tausch, -schutz und Cyber-Sicherheit notwendig. Future CPS visions include the exploitation of sehen wir gute Chancen, grundlegend neue Zukunftsthemen zu identifizieren. CPS-Zukunftsvisionen umfassen die Verwer- product-specific data along the life cycle for novel Innovation and the evolution of future technologies are based on two primary factors, according to William Brian Arthur tung produktspezifischer Daten entlang des Lebens- business models, such as individualised production (“The Nature of Technology”), the combination of technologies and the harnessing of natural phenomena. Indeed, quantum zyklus für neue Geschäftsmodelle, wie individua- and maintenance or virtual digital certification. informatics and graphene are both high ranked F&E topics with EU flagship funding. Combinatorial evolution promises disruptive lisierte Produktion und Wartung, sowie virtuelle potential as well, currently by combination of physical with information technologies. The evolution of isolated static solutions digitale Zertifizierung. towards connected, situation-aware, and adaptive technologies creates Cyber-Physical Systems with novel capabilities for aviation. This is a promising territory for future technology scouting. 20 technology radar 21

Eine Datenlandkarte A data map for 4+1-Modell der Datenlandkarte 4+1 model of the data map Die Datenlandkarte verbindet Daten, IT-Systeme, Rollen und The data map connects data, IT systems, roles, and process für die Prozessdaten- process data Prozessschritte. In einer Haupt- und vier Nebenansichten steps. In one main and four detail views, the data is displayed analyse analysis werden die Daten in verschiedenen Kontexten dargestellt. in different contexts.

In modernen mehrstufigen Produktionsprozessen, In modern multi-stage production processes, like Main view – exemplary flow of the process Audience: process participants, overview z. B. bei der Produktion von Flugzeugkomponenten, the production of aircraft components, the analysis 1 wird die Auswertung der anfallenden Informationen of information is becoming increasingly important. Legend immer wichtiger. Hier kommen die Anforderungen This is where the requirements and data of various :WorkPlanning :ManufacturingStep :WorkPlanning :ManufacturingStep :WorkPlanning :ManufacturingStep und Daten diverser Abteilungen des Unternehmens departments of a company are brought together, Input Information :LabourStandard :ComponentDrawing :InspectionOrder :InspectionEquipment :InspectionOrder zusammen, während die Arbeitsschritte selbst while the particular work steps produce data of :Entity :InspectionFeature Daten von verschiedenartiger Struktur, Informations- different structure, information content, speed, Station Die konsequente Process step Procedure Station 5 Station 10 Station 17 Station 39 gehalt, Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit pro- Datenaufnahme and reliability. The challenge lies in combining the Code Material supply Milling Intermediate inspection Final inspection PRF FR3 QS2 QS3 duzieren. Die Herausforderung besteht darin, den in der Fertigung information value of this data and returning such :Entity EIN MOD HAL TRH erlaubt die realisti- Informationswert dieser Daten zu kombinieren und value to the overall process. Output sche Überprüfung :WorkRecording :SelfInspection :WorkRecording :WorkRecording in den Prozess zurückzuführen. In the fabrication section of the LuFo project von Datenszenarien. Document / :MachineData :QualityInspection :Measurement :ProblemReport application Im Bereich Fabrikation des LuFo-Projektes Comprehensive EFFPRO_4.0, Bauhaus Luftfahrt works on the task EFFPRO_4.0 befasst sich das Bauhaus Luftfahrt mit data acquisition in of examining production data holistically and test- der Aufgabe, Daten aus der Produktion ganzheitlich production allows ing applications for data analysis. In close cooper- zu untersuchen und Anwendungen für Datenana- for cross-domain ation with the project partners, a particular pro- Use cases – roles, processes, and information flow lysen zu testen. In enger Zusammenarbeit mit den verification of data duction process is investigated and the potential A Audience: analysts unfamiliar with the field, introduction scenarios. Partnern wird ein Produktionsprozess untersucht of applying to it the latest data algorithms is und das Anwendungspotenzial aktueller Datenalgo- determined. Order creation

rithmen ermittelt. In the first part of this analysis, a process- Order manufacturing Zu Beginn werden in einer prozessorientierten oriented data map is used to collect all data that Procurement Plan material System view – main information entities Datenlandkarte applikationsübergreifend alle Daten flows into a process or is generated across all Customer B and their respective IT systems erfasst, die in einen Prozess einfließen oder erzeugt applications: In addition to program data from Create work plan Audience: key users, overview werden: Neben Programmdaten aus Unterneh- enterprise systems, this also includes paper-based Process planner

REPORT ORDER menssystemen zählen dazu auch papiergebundene information, sensor data, and meta-information. SYSTEM Mgmt. Informationen, Sensordaten und Metainformationen. In the 4+1 model developed for data collection, the ProblemReport PurchaseOrder Detail view – information structure - cause - customer Im dafür entwickelten 4+1-Modell werden die data is prepared and displayed in different views. - action - amount Daten aufbereitet und in verschiedenen Ansichten This creates a basis for discussion in order to eval- C inside the domains

Audience: domain experts, analysts PLANNING dargestellt. Dies schafft eine Diskussionsgrund- uate data scenarios with participants from differ- TOOL lage, um Datenszenarien mit Beteiligten aus unter- ent company domains. ManufacturingStep WorkOrder schiedlichen Domänen zu bewerten. Together with its project partners, Bauhaus WorkTeam Description - workDocumentation - completionDate - participants - error Mit den Projektpartnern entwickelt das Bauhaus Luftfahrt is using this approach to develop an - cause Luftfahrt mit diesem Ansatz ein Anwendungssze- application scenario for data analysis in quality - details nario für Datenanalyse in der Qualitätsprüfung. In assurance. In a demonstrator, the measurement ProblemReport Assessment Data characterisation – data quality table einem Demonstrator werden die Messdaten auf data is examined for samples that enable similar - reportNo - reason Audience: data analysts - date - decision D Muster untersucht, die es ermöglichen, ähnliche tests to be carried out more efficiently later on. - state - costs

Prüfungen später effizienter umzusetzen. reference Measurement Value Volume Attachment - action - control - type - personResponsible Das zugrunde liegende - filename - information Variety Vorhaben wurde mit Mitteln Veracity des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie unter dem Förderkennzeichen 20Y1509E gefördert. Velocity

22 operations 23

Total operating cost Seat load factor

Auf der Basis eines fundierten Verständnisses zukünftiger Szenarien und Trends befasst sich der Forschungsschwerpunkt „Operationelle Aspekte“ mit den veränderten Randbedingungen der Mobilität der Zukunft und den entsprechenden Implikationen für den Luftverkehr. Neben Fragestellungen zu FORECAST COMPETITION COST NOVEL zukünftigen Bedürfnissen von Passagieren, Fluggesellschaften und Flughäfen AVIATION CONCEPTS HOLISTIC EFFICIENCY COST DEMAND DECARBONISATION AIR TRANSPORT DECARBONISATION RPK DEMAND URBANISATION SYSTEM SYSTEM LANDSIDE werden auch neue Prozesse im Betrieb von Luftfahrzeugen untersucht. Vielver- NOVEL CONCEPTS VALUE SOLUTIONS TERMINAL AIRSIDE TRAVEL TIMESCOSTAIRLINE AIRSIDE OF MARKETS PASSENGERS sprechende Technologien und Ansätze, wie neuartige Transportkonzepte, Betriebs- TIME RPK FUTURE FUTURE TRAVEL DRIVERS DRIVERS abläufe oder Geschäftsmodelle, werden in das Lufttransportsystem implementiert TIMES NETWORK TRAVEL AIRPORT COST MOBILITYTIMES LANDSIDE PROFILES NOVEL RPK VALUE CONCEPTS COST und ihr Effekt auf operationeller Ebene wie auch im Zusammenspiel eines intermodalen TERMINAL OF INTERMODAL TERMINAL LAND- TIME BEHAVIOUR AVIATION URBAN AIR MOBILITY PROFILES SIDE Verkehrs bewertet. Auf dieser Grundlage werden Effizienzpotenziale identifiziert und PROCESSES SIMULATION RPK PASSENGERS GLOBAL A/C FLEET AIRLINE CAPACITY SUSTAINABILITY SUSTAINABILITY Handlungsempfehlungen für die unterschiedlichen Akteure der Luftfahrt formuliert. STAKEHOLDER AIRLINE COST HOLISTIC INTEROPERABILITY AIRSIDE EDUCATION TERMINAL LANDSIDE RPK NETWORK MARKETS CAPACITY OPERATIONS SYSTEM MOBILITY HOLISTIC RPK SYSTEM COST PROFILES PROCESSES SYSTEM PROFILES INTER- With a profound understanding of future scenarios and trends impacting aviation, the research focus TRAVEL MODAL TIMES COST area “Operations” investigates the implications for air transport based on future mobility conditions. RPK Starting from a solid knowledge of the future drivers of the air transport system, research questions concerning future requirements of passengers, airlines, and airports as well as novel processes related to aircraft operation are analysed. Promising technologies and approaches, such as novel intermodal transport concepts, airside operations, or business models, are implemented in the air transport system and evaluated on an operational level. The results identify efficiency potentials and hence recommen- dations for different stakeholders of the air transport system can be given.

RESEARCH FOCUS AREA

Air travellers Terminal capacity 24 operations 25

Neue Transportkonzepte New transport concepts 70 %

erfüllen veränderte meet changing customer 60 % Passagierbedürfnisse needs 50 %

Die Zeit von Tür zu Tür für Reisende innerhalb Enabling European passengers to travel from door Europas auf vier Stunden zu verkürzen, erfordert to door within four hours requires close coopera- 40 % die enge Zusammenarbeit zwischen verschiedenen tion between different service providers and a Dienstleistern sowie ein Umdenken hinsichtlich rethinking of transport solutions available today. 30 % heute bestehender Transportformen. Potenzielle Zukünftige Trans- In the EU projects DATASET2050 and Mobility4EU, Lösungen in diesen Bereichen werden in den EU- portlösungen sind potential mobility solutions are discussed, with an 20 % addressed by mobility cluster Projekten DATASET2050 und Mobility4EU aufge- auf Passagier- emphasis on a reduction of overall travel time as Share of passenger requirements bedürfnisse zeigt, mit speziellem Fokus auf der Verkürzung von well as high passenger comfort. Automated and 10 % ausgerichtet. Reisezeiten und der Sicherstellung des Passagier- on-demand transport solutions have the potential Future transport komforts. Automatisierte und bei Bedarf anforder- solutions meet to change today’s transport system significantly. 0 % bare Transportlösungen haben das Potenzial, das More importance is placed on the value of travel Piloted flying Autonomous On-demand Shared Intermodal Integrated Smart Conventional passenger needs. mobility flying and flying and flying and mobility mobility mobility mobility heutige Transportsystem signifikant zu verändern. time, since time spent in a vehicle can be used for ground ground ground Reisezeit wird ein gesteigerter Wert beigemessen, other purposes than driving. mobility mobility mobility da sie für andere Tätigkeiten als das Steuern des The choice of a particular transport mode can Fahrzeuges genutzt werden kann. be based on varying individual traveller needs, Zukünftige Passagieranforderungen Future passenger requirements Zudem kann das Transportmittel entsprechend privately owned vehicles are no longer required und Mobilitätscluster and mobility clusters variierender, individueller Bedürfnisse ausgewählt and therefore do not have to meet the “one size Die in DATASET2050 identifizierten Passagieranforderungenwerden durch die The identified passenger requirements are addressed in various werden, private Fahrzeuge werden zunehmend fits all” criterion. A further solution considered in verschiedenen Mobilitätscluster in unterschiedlicher Weise adressiert. Dieses ways by the different mobility clusters. This framework provides obsolet und müssen somit auch nicht mehr dem this context is the integration of air transport in Vorgehen bietet einen Ansatz zur Evaluierung zukünftiger Mobilitätslösungen. an approach to assess future mobility solutions. Anspruch „one size fits all“ entsprechen. Hierbei urban mobility. Including this additional dimension ist ein weiterer betrachteter Lösungsansatz die in the future transport system has an impact on Einbindung des Luftverkehrs in die urbane Mobili- the accessibility of different urban locations, such tät. Die Erschließung dieser weiteren Dimension as the airport. Bauhaus Luftfahrt analyses the hat einen Einfluss auf die Erreichbarkeit unter- implications for passengers along the travel chain schiedlicher urbaner Standorte, wie beispielsweise that result from these new transport solutions. des Flughafens. Das Bauhaus Luftfahrt analysiert On-demand concepts, which enable passengers Reisezeiten unterschied- diese neuen Transportkonzepte hinsichtlich der to travel directly from their home or work to the licher Passagiergruppen Implikationen für den Passagier entlang der Reise- airport, make stressful interchange processes Die Reisezeiten von Tür zu Tür innerhalb Europas Door-to- Kerb-to- Gate-to- Gate-to- Kerb-to- kette. Durch On-Demand-Transportlösungen, die es between modes obsolete and thus lead to an variieren stark über verschiedene Passagier- kerb (D2K) gate (K2G) gate (G2G) kerb (G2K) door (K2D) Passagieren beispielsweise ermöglichen, von zu increase in passenger comfort. gruppen hinweg. Geschäftsreisende legen Wert Passenger travel chain from door to door Hause direkt zum Flughafen zu gelangen, entfallen auf eine optimierte Reisekette und wählen somit zeitsparende Transportmodi zum Flughafen. 90th percentile: 5 hour(s) and 22 minute(s) Business traveller Percentage of passengers with time travel < 4 hours: 52 % als stressig empfundene Umsteigeprozesse, und Mean segment duration: 4 hour(s) and 5 minute(s) die Anreisezeit kann sich im Vergleich zu anderen Ø 4 h:05 min Travel times of different 0.045 90th percentile: 7 hour(s) and 13 minute(s) Optionen somit erheblich verkürzen. 0.040 Family traveller Percentage of passengers with time travel < 4 hours: 4 % Ø 5 h:42 min Mean segment duration: 5 hour(s) and 42 minute(s) passenger profiles 0.035 Frequency Door-to-door travel times within Europe vary 0.030 across different passenger groups. Business 0.025 passengers place high importance on an 0.020 optimised travel chain and therefore choose 0.015 These projects have received timesaving airport access modes. 0.010 funding from the European 0.005 Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under 0.000 grant agreement Nos. 640353 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 and 690732. Time [hours] 26 operations 27

Systemdynamische System dynamics Manufacturer Fleet Airline

Modellierung des modelling of the Revenue

Luftfahrtsystems aviation system Flights Aircraft production Total Der Luftverkehr ist ein komplexes System, in dem Air transport is a complex system in which different SLF operating verschiedene Akteure miteinander interagieren stakeholders interact with each other and thus influ- cost und sich dadurch in ihrem Handeln beeinflussen. ence each other’s actions. Researchers often only Seats In der Forschung wird häufig nur die Perspektive take the perspective of one aviation stakeholder. RPK eines Luftfahrtakteurs eingenommen. Das Bauhaus Bauhaus Luftfahrt has started last year to map the

Luftfahrt hat im vergangenen Jahr begonnen, das air transport system with its main stakeholders, the Population Runway capacity Luftfahrtsystem mit seinen Hauptakteuren, den airlines, airports, passengers, and aircraft manufac- Fluggesellschaften, Flughäfen, Passagieren und turers, using a holistic approach, the system dynamics Total passenger capacity GDP Flugzeugherstellern, mittels eines holistischen Globales Luft- modelling, in a first step for Europe. A major advan- Terminal capacity Ansatzes, der systemdynamischen Modellierung, transportsystem tage of this approach is the ability to model interac- Air travellers in einem ersten Schritt für Europa abzubilden. Global air tions between different stakeholders. For example, Ein wesentlicher Vorteil dieses Ansatzes ist es, transport system developments of an airline can be mapped in the Passenger Airport Interaktionen zwischen verschiedenen Akteuren context of its medium- to long-term fleet develop- modellieren zu können. Somit sollen in Zukunft der ment. In the future, the influence of different business Einfluss unterschiedlicher Geschäftsmodelle von models of airlines or the expansion of the airport Interaktionen im Lufttransportsystem Air transport interactions Fluggesellschaften oder des Ausbaues der Flug- infrastructure on the network structure and the fleet Konzeptgraph der Interaktionen zwischen Passagieren, Fluggesell- Conceptual graph of interactions between passengers, airlines, hafeninfrastruktur auf Netzwerkstruktur und composition will be mapped and the potentials and schaften, Flughäfen und Flugzeugherstellern sowie externen Einflüssen. airports, and aircraft manufacturers as well as external influences. Flottenzusammensetzung abgebildet und die consequences will be evaluated. Potenziale und Konsequenzen bewertet werden. In addition, economic analyses help to determine Darüber hinaus helfen ökonomische Analysen, future passenger demand. One application in the die zukünftige Passagiernachfrage bestimmen zu context of the expected future development of air können. Ein Anwendungsfall im Rahmen der zu- transport is the impact on airport capacity resulting künftig erwarteten Luftverkehrsentwicklung sind from the expected increase in average aircraft size. A/C orders Delivery rate die Einflüsse auf Flughafenkapazitäten, die sich The objective of air transport modelling is to aus der erwarteten Steigerung der durchschnitt- develop a better understanding of how different lichen Flugzeuggröße ergeben. stakeholders make decisions and how they interact Ziel der Modellierung des Luftverkehrs ist es, with each other. ein besseres Verständnis dafür zu gewinnen, wie verschiedene Akteure Entscheidungen treffen und untereinander agieren. Beispielsweise können Entwicklungen einer Fluggesellschaft im Rahmen Produced A /C in stock ihrer mittel- bis langfristigen Flottenentwicklung A /C assembly A /C deliveries abgebildet werden.

Delay: A /C production duration

Systemdynamische Modellierung System dynamics methodology Kernelemente aus der Theorie zur systemdynamischen Modellierung; Core elements from the theory of system dynamics modelling; the die Darstellung kann mit einer Badewanne, gefüllt mit Wasser, representation can be compared with a bathtub filled with water: verglichen werden: Zuflüsse erhöhen und Abflüsse reduzieren den Inflows increase and outflows reduce the water level (own depiction). Wasserstand (eigene Darstellung). 28 operations 29

On-Demand-, free-floating On-demand, Einsparpotenzial von Flugzeugen durch ein On-Demand-, Aircraft savings free-floating Sharing-Modell für Fluggesellschaften potential through Sharing-Modell für free-floating sharing Durch On-Demand, free-floating Sharingliegt das Flugzeugeinsparpotenzial für große Flugzeugteilflotten, an on-demand, Fluggesellschaften model for airlines wie der Airbus-A320- oder der Boeing-737-800-Flotte, bei ca. 16 bis 22 %, für kleine Teilflotten, wie free-floating der A318, bei bis zu 54 % (eigene Darstellung). sharing model for airlines Fluggesellschaften gehören zu den am wenigsten Airlines are among the least profitable stakeholders OAG specific A/C OAG specific A/C name profitablen Akteuren in der Luftfahrtindustrie. in the aviation industry. Driven by strong compe- A318 Airbus A318 For on-demand, free-floating A319 Airbus A319 sharing, a possible savings Getrieben vom starken Wettbewerb, suchen Flug- tition, airlines are constantly looking for ways to A320 Airbus A320 55 % A321 Airbus A321 potential for large aircraft A32A Airbus A320 (sharklets) gesellschaften ständig nach Möglichkeiten zur further reduce costs and increase productivity. A32S Airbus A318/319/320/321 fleets, such as the Airbus A320 50 % 732 Boeing 737-200 Passenger 318 weiteren Kostensenkung und Produktivitätsstei- Ownership and operational models developed in 733 Boeing 737-300 Passenger or the Boeing 737-800 fleet, is 734 Boeing 737-400 Passenger approx. 16 to 22 %, for gerung. In der Automobilindustrie entwickelte Werden neue the automotive industry, such as station-based or 45 % 735 Boeing 737-500 Passenger 736 Boeing 737-600 Passenger small fleets, such as the A318, 73W Eigentums- und Nutzungsmodelle, wie stations- Eigentums- und free-floating carsharing, promise lower operating 739 737 Boeing 737 Passenger up to 54 % (own depiction). Nutzungsmodelle 40 % 735 738 Boeing 737-800 Passenger basiertes oder free-floating Carsharing, verspre- costs for the user. 739 Boeing 737-900 Passenger von Flugzeugen 73C Boeing 737-300 (winglets) Passenger chen niedrigere Betriebskosten für den Nutzer. Since cost of ownership accounts for about 35 % 73E Boeing 737-500 (winglets) Passenger das zukünftige 734 73G Boeing 737-700 Passenger Da Finanzierungskosten ca. ein Drittel der one third of the total operating costs of an aircraft 737 73H Boeing 737-800 (winglets) Passenger Bild an Flughäfen 736 30 % 73J Boeing 737-900 (winglets) Passenger Gesamtbetriebskosten eines Flugzeuges ausmachen prägen? and strongly depends on aircraft utilisation, Bau- 73W Boeing 737-700 (winglets) Passenger Ø Fleet reduction potential: 21–25 % und stark von seiner Nutzungshäufigkeit abhängen, Will new aircraft haus Luftfahrt is investigating the potential of this Fleet reduction potential 25 %

73H A321

ownership and 733

untersucht das Bauhaus Luftfahrt das Potenzial new ownership and operational model for aviation. 73G 20 % B738 32S

operational A320 dieses neuen Eigentums- und Nutzungsmodells für The basic idea of the on-demand, free-floating models shape the A319 die Luftfahrt. Die Grundidee des On-Demand-, free- future image at sharing model for airlines is based on the assump- 15 % 73C floating Sharing-Modells für Fluggesellschaften airports? tion that airlines do not longer own the aircraft. 1 % 2 % 3 % 4 % 5 % 6 % 7 % 8 % 9 % 10 % 11 % 12 % 13 % 14 % 15 % basiert auf der Annahme, dass sie keine eigenen Instead, aircraft are pooled at the airport and shared Actual fleet share [% of A/C movements, OAG 2012] Flugzeuge mehr besitzen, sondern diese an Flug- between all participating airlines on a demand- häfen zwischen den teilnehmenden Fluggesell- driven basis. schaften bedarfsorientiert geteilt werden. Initial studies with unchanged flight schedules Erste Studien mit unveränderten Flugplänen show a worldwide savings potential of up to 22 % zeigen für die Airbus-A320- und Boeing-737-Familie for the Airbus A320 and Boeing 737 family. Smaller ein weltweites Einsparpotenzial von bis zu 22 %, sub-fleets, such as the Airbus A318, show an even Flugzeugeinsparpotenzial Fleet reduction potential wobei kleine Teilflotten wie die A318 noch höhere higher savings potential of up to 54 %. Advantages Flugzeugeinsparpotenzial für große (Airbus A319, links) und kleine Reduction potential for large (Airbus A319, left) and small aircraft fleets Einsparpotenziale von bis zu 54 % aufweisen. Vor- could also be identified for individual aviation Teilflotten (Boeing 737-900, rechts) durch das On-Demand-, free-floating (Boeing 737-900, right) through the on-demand, free-floating sharing teile konnten auch für einzelne Luftfahrtkonzerne companies (e. g., up to 11 % for the Lufthansa Group), Sharing-Modell in Abhängigkeit möglicher Bodenstandzeiten (GT). model depending on possible aircraft ground times (GT). (z. B. bis zu 11 % für die Lufthansa Group) ermittelt whereby the specific networks and flight schedules

werden, wobei die spezifischen Netzwerke und have a significant influence on the fleet reduction 1600 50 % 1600 50 % 46 % Flugpläne einen erheblichen Einfluss auf das Flotten- potential. 44 % 43 % 1400 1400 reduktionspotenzial haben. In the future, Bauhaus Luftfahrt will also be 40 % 40 % 1200 41 % Zukünftig untersucht das Bauhaus Luftfahrt investigating the potential for aviation alliances or 1200 40 % das Potenzial auch für Luftfahrtallianzen oder Billig- low-cost airlines, the necessary technical require- 1000 30 % 1000 30 % fluggesellschaften sowie die notwendigen techni- ments for the aircraft as well as the effects on air- 800 20 % 800 19 % 19 % schen Anforderungen an das Flugzeug und die port ground processes. 600 20 % 600 20 % Auswirkungen auf die Prozesse am Boden. 400 18 % 400 Fleet reduction potential 16 % Fleet reduction potential Number of required aircraft 10 % Number of required aircraft 10 % 200 200

0 0 % 0 0 % 739 (GT = 30) 739 (GT = 45) 739 (GT = 60) 739 (GT = 75) 739 (GT = 90) A319 (GT = 30) A319 (GT = 45) A319 (GT = 60) A319 (GT = 75) A319 (GT = 90)

No AOD AOD Delta No AOD AOD Delta 30 operations 31

Urban air mobility network Welchen Beitrag kann What contribution can Bausteine der urbanen Defines stations for vertical take-offs and landings with connecting routes and capacities for, e. g., parking, charging, or maintenance. This network is Luftmobilitätsmodellierung then used by predefined VTOL vehicles. die Luftfahrt zur Mobilität aviation make to urban Für ein umfassendes Bild von urbanen Verkehrs- Public transport network and schedule in Städten leisten? mobility? systemen müssen unterschiedliche Datenebenen Defines public transport stops for multiple modes, e. g., bus, subway, tram, miteinander kombiniert werden. Nur dann können or rail. The schedule allocates stops to specific modes and provides their departure times. Verkehrsauswirkungen von neuartigen Transport- konzepten analysiert werden. Facilities Das Konzept der Nutzung vertikal startender und The concept of using vertical take-off and landing Provides locations of buildings and their types, e. g., households, supermarkets, workplaces, or entertainment. Each facility can provide opening times to which landender Flugzeuge – sogenannter VTOL-Flug- aircraft – so-called VTOL aircraft – for inner-city agents have to adhere. zeuge – für die innerstädtische Mobilität rückt mobility increasingly becomes of public, industry, Elements of urban air mobility modelling Demographics and activity plans zunehmend in den Fokus von Öffentlichkeit, Indus- and research interest. Even though the idea of air- A study area’s population builds the foundation for the stock of agents whose For a comprehensive picture of urban trafficsystems, transportation demand is being simulated. Each agent provides a plan of daily trie und Forschung. Das Konzept einer luftgestütz- borne mobility using VTOL vehicles is not novel, as activities, e. g., working, together with desired starting times. © Airbus ten Mobilität mit VTOL-Flugzeugen ist nicht neu, helicopter-based taxi services have been and are different data levels have to be combined into one transport model. Only then is it possible to analyse Street network jedoch decken solche, heute durch Helikopter still existent in metropolitan areas worldwide, Provides the road infrastructure of a study area, which will be utilised by agents Darstellung the effects of new transport concepts effectively. to fulfill their transport demand using, e. g., private cars or public transport. bediente, Taxidienste nur eine marginale Nische des CityAirbus- they only cover a marginal niche in the portfolio Congestion is being modelled, since the network has limited capacity. im Portfolio von Mobilitätslösungen in Städten ab. Konzeptes: of mobility solutions in cities. With technological ein flügelloses, Mit dem technologischen Fortschritt im Bereich viersitziges, progress in the field of electric propulsion, as well der Elektrifizierung des Antriebssystems sowie der elektrisches as autonomy and sensor and communication tech- Cruise speed vs. range vs. passenger capacity (published data) Autonomie und Sensor- und Kommunikationstech- VTOL-Flugzeug nologies, these new types of VTOL aircraft – often 350 nologien versprechen nun diese neuartigen VTOL- also referred to as airborne taxis – now promise Zusammenstellung veröffentlichter 27 Rendering of the 20 19 35 Flugzeuge – allgemein auch oft Flugtaxis genannt CityAirbus con- considerable cost and noise reduction potentials. Daten von Luftfahrzeugen für 300 ] 12 -1 33 – erhebliche Reduktionspotenziale im Bereich cept: a wingless, In addition, travel times could be drastically „Urban Air Mobility“ 3 four-seater, 250 22 31 11 Kosten und Lärm. Weiter könnten die Reisezeiten reduced by a significant increase in transport Das Diagramm verdeutlicht die Heterogenität der Ziel- 28 electric, next-gen 200 durch eine signifikante Steigerung der Transport- VTOL vehicle speed. However, the necessary performance char- setzungen für diese neue Flugzeugklasse. Größere 10 Reichweiten und höhere Reisegeschwindigkeiten, 150 6 36 geschwindigkeit stark reduziert werden. Die acteristics of VTOL aircraft, the analyses of possi- 32 kombiniert mit VTOL, führen zudem zu höherer System- 15 notwendigen Leistungscharakteristiken der ble integration in interaction with other modes of komplexität. Cruise speed [km h 100 39 VTOL-Flugzeuge, die Analysen einer möglichen transport as well as their effects on urban plan- 30 50 38 Integration im Zusammenspiel mit anderen Ver- ning and development are not yet fully understood. Compiled published data of air 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 kehrsträgern sowie deren Auswirkungen auf die Therefore, Bauhaus Luftfahrt is developing funda- vehicles for urban air mobility Range [km] PAX: Energy Supply: (3) AeroMobil 4.0 (AeroMobil, 2017) Stadtplanung und -entwicklung sind allerdings mental methods for the design, transport model- (6) Airbus E-Fan 2.0 (Airbus, 2016) (30) Neva AirQuadOne (Neva Aerospace, 2017) The diagram illustrates the heterogeneity of the Electric (10) Aurora eVTOL (Aurora Flight Sciences, 2017) (31) ONERA Ampere (Hermetz, 2016) (11) Carplane (Carplane GmbH, 2016) (32) PAL-V Liberty (PAL-V International, 2017) objectives for this new aircraft class. Longer ranges Hybrid-Electric (12) Carter/Mooney SR/C E-Air Taxi (Carter Aviation Technologies, 2017) (33) Samson Switchblade (Samson Motorworks, 2012) noch nicht vollständig verstanden. Das Bauhaus ling, and socio-economic evaluation of such trans- 12 4 5 (15) EHANG 184 (EHANG, 2017) (35) Terrafugia TF-X (Terrafugia, 2017) Fuel (19) Joby S2 (Stoll, 2014) (36) Terrafugia Transition (Terrafugia, 2017) and higher cruising speeds, combined with VTOL, also (20) Joby S4 (Stoll, 2015) (38) Volocopter 2X (Volocopter GmbH, 2017) Luftfahrt erarbeitet daher grundlegende Methoden port concepts in cities. Cruise and VTOL Capability: (22) Lilium Jet (Lilium GmbH, 2017) (39) Workhorse SureFly (Workhorse Group Inc., 2017) lead to higher system complexity. Regular number: Fixed-Wing Cruise (27) NASA LEAPTech (Stoll, 2014) zur Auslegung, Transportmodellierung sowie sozio- Key issues here are the architecture and effi- Bold number: Rotory-Wing Cruise VTOL ökonomischen Bewertung solcher Transportkon- ciency of vehicles, the potential traffic performance CTOL / STOL zepte in Städten. in urban transport systems, and the impact on the Kernfragen bilden dabei die Architekturen general and social well-being with the aim of und Effizienzen der Luftfahrzeuge, die potenzielle using public transport – in contrast to today’s niche Dr. Kay Plötner Head of Economics and Transportation, Lead Operations Dr. Jochen Kaiser Head of Visionary Aircraft Concepts Verkehrsleistung in städtischen Verkehrssystemen traffic for time-critical, wealthy users. sowie die Auswirkungen auf das allgemeine und Dass die Luftfahrt ein kommerzielles Produkt für urbane Mobilität in der nächsten Dekade anbieten wird, ist aus gesellschaftliche Wohlergehen mit dem Ziel eines unserer Sicht sehr wahrscheinlich – ob als Marktnische oder als relevanten neuen Transportmodus, ist noch schwer abzuschätzen. Die Transportleistungen für Metropolen sowie die Kosten für einen innerstädtischen Lufttransport müssen Einsatzes im öffentlichen Nahverkehr – im Gegen- valide eingeschätzt und auf die Anforderungen an Sicherheit, Lärm und Umweltverträglichkeit abgestimmt werden. Am satz zum heutigen Nischenverkehr für zeitkritische, Bauhaus Luftfahrt werden durch die interdisziplinäre Arbeit technologische, regulatorische wie auch sozioökonomische Aspekte wohlhabende Nutzer. untersucht. Nur so können der mögliche Mehrwert durch „Urban Air Mobility“ für Gesellschaft und Städte aufgezeigt und eine Akzeptanz erreicht werden. From our perspective, aviation will offer a commercial product for urban mobility in cities in the next decade – whether as a market niche or as a relevant new mode of transport, is still difficult to estimate. Relevant transport services for metropolises and the costs of inner-city air transport must be validly assessed and harmonised with requirements for aircraft safety, noise, and environmental impact. The interdisciplinary approach at Bauhaus Luftfahrt will bring technological, regulatory, and socio-economic aspects together. Only in this way can the potential added value of urban air mobility for society and cities be demonstrated and an acceptance of air traffic in the urban environment be achieved. 32 alternative fuels 33

Erneuerbare Alternativen zu konventionellem Kerosin rücken aus ökologischen und ökono- mischen Gründen zunehmend in den Fokus der Luftfahrt. In diesem vielfältigen Themen- H2O feld konzentriert sich der Forschungsschwer- For ecological and economic reasons, punkt „Alternative Kraftstoffe“ am Bauhaus renewable alternatives to conventional CO2 Luftfahrt auf folgende zentrale Fragestellungen: jet fuel have moved into the focus of inter- Welche Mengen können in Zukunft weltweit est of the aviation industry. In this diverse auf nachhaltige Weise produziert werden? thematic field, the research focus area Welche technischen Produktionspfade “Alternative Fuels” at Bauhaus Luftfahrt stehen für eine langfristige Versorgung zur addresses the following key questions: Verfügung? Und wie sind diese Pfade im Hin- Which quantities could be produced blick auf ihre technischen, ökologischen und worldwide in a sustainable way? Which sozioökonomischen Potenziale zu bewerten? technical production pathways are avail- Langfristige, bislang weniger entwickelte able for a long-term supply of renewable Optionen spielen in den Betrachtungen eine fuels? And how do these pathways per- besondere Rolle. Die Produktion aus unkon- form with respect to technical, environ- ventionellen biogenen Rohstoffen, wie Mikro- mental and socioeconomic criteria? algen, oder nichtbiogene Prozesse, wie solare Currently less mature technology options Kraftstoffe und Power-to-Liquid (PtL), stellen with promising potentials for long-term hierzu wichtige Forschungsansätze dar. applications are of particular interest for the work at Bauhaus Luftfahrt. Fuel pro- duction from unconventional types of bio- RESEARCH mass, such as microalgae, or nonbiogenic FOCUS AREA approaches, such as solar fuels and Power-to-Liquid (PtL), represent impor- tant research topics in this context.

Fuel 34 alternative fuels 35

Wasser- und Landbedarf Water footprint and land Wasserbedarf verschiedener Solar thermochemical Kraftstoffe Biodiesel from microalgae solarthermochemischer requirements of solar Wasserverbrauch verschiedener Kraftstoffpfade Biodiesel from biomass Kraftstoffe thermochemical fuels (nichtbiogen: grau, biogen: gelb, fossil: dunkelblau). Die Werte der Vergleichspfade wurden der wissen- Ethanol from biomass schaftlichen Literatur entnommen. Gas-to-Liquid (jet fuel) H O Die Herstellung solarthermochemischer Kraftstoffe 2 The production of solar thermochemical fuels is Coal-to-Liquid (jet fuel) beruht auf der Umwandlung von Kohlendioxid und CO based on the conversion of carbon dioxide and Water requirements of different 2 Enhanced oil recovery Wasser mithilfe konzentrierter Solarenergie. Durch water using concentrated solar energy. Their fuels Canadian oil sands (gasoline) ihre Nutzung können die CO2-Emissionen um über utilisation can reduce the life-cycle CO2 emissions Water footprint of different fuel production pathways 80 % gegenüber konventionellem Kerosin gesenkt by over 80 % compared to conventional jet fuel, (nonbiogenic: grey, biogenic: yellow, fossil: dark blue). Conventional gasoline The values of the other fuel pathways were taken werden – bei prinzipiell unbegrenzter Verfügbarkeit. offering at the same time, in principle, an unlim- 1 10 100 1000 10,000 100,000 from the scientific literature. Dabei bieten die effiziente Nutzung der Ressour- ited production potential. The efficient use of Water footprint of fuel production [litres per litre of jet fuel] cen und die Herstellung an ariden Wüstenstandor- resources and the production in arid desert regions ten Vorteile gegenüber anderen Kraftstoffoptionen. Fuel imply advantages over other fuel production path- Da jedoch an diesen Standorten Wasser ein knappes ways. However, as in these locations water is a

und wertvolles Gut darstellt, ist ein schonender rare and valuable good, it is imperative to use it Other Mirror cleaning Concentrated 0.2 % 44.1 % solar power Umgang damit essenziell. sparingly. Concentration infrastructure Schematische 6.5 % Darstellung des solar- 14.7 % Das Bauhaus Luftfahrt hat in den EU-geförder- In the EU-funded projects SOLAR-JET and Electricity thermochemischen 34.5 % ten Projekten SOLAR-JET und SUN-to-LIQUID eine Kraftstoffpfades. SUN-to-LIQUID, Bauhaus Luftfahrt has performed detaillierte Analyse des Wasser- und Landver- Wasser und Kohlen- a detailed analysis of the demand for water and dioxid werden mithilfe On-site total: brauchs solarthermochemischer Kraftstoffe durch- land associated with solar thermochemical fuel 7.4 litres per litre of jet fuel Off-site total: konzentrierten Sonnen- 42.4 litres per litre of jet fuel geführt und die Ergebnisse mit anderen Kraftstoff- lichts in flüssige Kraft- production and compared the results with other stoffe umgewandelt. alternativen verglichen. Die Analyse zeigt, dass fuel production pathways. The study shows that Schematic represen- der direkte Wasserverbrauch der Kraftstoffproduk- the direct water demand of fuel production Thermochemistry Ceria tation of the solar 21.4 % 78.6 % tion sehr niedrige Werte von 7,4 Litern pro Liter thermochemical fuel reaches very low values of 7.4 litres per litre of jet production pathway. Kerosin erreicht. Der indirekte Wasserverbrauch Water and carbon fuel. The indirect water demand at 42.4 litres per ist mit 42,4 Litern pro Liter Kerosin deutlich höher dioxide are converted litre of jet fuel is significantly higher and can Direct and indirect water requirements into liquid fuels using Direkter und indirekter Wasserbedarf und geht hauptsächlich auf den Abbau des Reak- concentrated solar mainly be ascribed to the provision of the reactive solarthermochemischer Kraftstoffe of solar thermochemical fuels energy. tionsmediators Ceroxid zurück. Doch selbst der material cerium oxide. However, even the combined Direkter (links) und indirekter (rechts) Wasserverbrauch solarthermochemischer Direct (left) and indirect (right) water footprint of solar thermochemical kombinierte Wasserverbrauch ist sehr gering, ins- water requirements are very low, especially when Kraftstoffe. Der direkte Verbrauch ist durch das Reinigen der Spiegel geprägt, fuels. The direct footprint is dominated by the cleaning of the mirrors besondere im Vergleich mit Biokraftstoffen. Der compared with those of biofuels. The area-specific der indirekte Verbrauch durch den Abbau von Ceroxid. and the indirect one by the mining of cerium oxide. flächenspezifische Ertrag von bis zu 33 500 Litern productivity of up to 33,500 litres per hectare and pro Hektar ist geringer als bei Power-to-Liquid- year is lower than for Power-to-Liquid (PtL) pro- Prozessen (PtL), übertrifft jedoch die Erträge von cesses, but clearly higher than for biofuels. Fur- Biokraftstoffen deutlich. Durch die bevorzugte thermore, the production in arid desert regions PtL – wind power Produktion an ariden Wüstenstandorten wird avoids the competition for fertile land. Flächenertrag verschiedener PtL – parabolic trough zudem ein erhöhter Nutzungsdruck auf fruchtbare Kraftstoffe PtL – solar tower Falter, C.; Batteiger, V.; Sizmann, A. Climate Impact and Economic PtL – PV (Germany / US) Landflächen vermieden. Feasibility of Solar Thermochemical Jet Fuel Production. Environ. Flächenertrag verschiedener Kraftstoffpfade Sci. Technol. 2016, 50 (1), 470–477; DOI 10.1021/acs.est.5b03515. (nichtbiogen: grau, biogen: gelb, fossil: dunkelblau). Solar thermochemical Falter, C.; Pitz-Paal, R. Water Footprint and Land Requirement of Solar Die höchsten Werte werden von Power-to-Liquid-Prozessen (PtL) PtL – coal Thermochemical Jet-Fuel Production. Environ. Sci. Technol. 2017, HEFA – oil palm 51 (21), 12938–12947; DOI 10.1021/acs.est.7b02633. und dem solarthermochemischen Pfad erreicht. These projects have received BtL – wood from plantation funding from the European Union’s 7th Framework Area-specific productivity Ethanol – sugar cane Programme for research, HEFA – jatropha technological development and of different fuels demonstration under grant Ethanol – corn agreement No. 285098 and the Area-specific productivity of different fuel pathways HEFA – soybean European Union’s Horizon 2020 (nonbiogenic: grey, biogenic: yellow, fossil: dark blue). research and innovation 0 40,000 80,000 120,000 160,000 programme under grant The highest values are reached by Power-to-Liquid (PtL) -1 -1 agreement No. 654408. processes and the solar thermochemical pathway. Area-specific productivity [L jet fuel eq. ha yr ] 36 alternative fuels 37

Hydrothermale Hydrothermal HTL-basierte Kraftstoffproduktion HTL-based fuel production Vereinfachtes Schema des HyFlexFuel-Prozesspfades. Simplified schematic of the HyFlexFuel process.After HTL Verflüssigung: neue liquefaction: new Nach der HTL-Konversion werden aus dem Biocrude Kraftstoffe conversion, the yielded biocrude is upgraded to liquid fuels; produziert; die wässrige Phase wird zur Gewinnung energie- the aqueous phase (wastewater) is used to generate Kraftstoffe aus fuels from biogenic reicher Gase und marktfähiger Dünger genutzt. high-energy gases and marketable fertilisers. biogenen Quellen sources

Die hydrothermale Verflüssigung (hydrothermal Hydrothermal liquefaction (HTL) offers the possi- liquefaction, HTL) bietet den Vorteil, nahezu jeden bility to convert essentially any type of biogenic biogenen Rohstoff, einschließlich Algen und feedstock into liquid fuels, including algae and Abfallströme wie Klärschlamm, ohne eine energie- problematic waste streams, such as sewage intensive Trocknung umsetzen zu können. Erste sludge, without the requirement of prior energy- technoökonomische und ökologische Studien intensive drying. First technoeconomic and environ- Hydrothermal Upgrading, deuten darauf hin, dass die Kraftstoffproduktion, mental studies indicate that this conversion route Feedstock Das Vorhaben liquefaction refining insbesondere bei einer Verwertung von Rest- und befasst sich mit enables a cost-efficient fuel production with an Biocrude Abfallstoffen, dadurch kosteneffizient und mit der gesamten advantageous greenhouse gas balance, particu- Wastewater vorteilhafter Treibhausgasbilanz möglich ist. Prozesskette der larly in case of utilising waste streams as feed- Hydrocarbon fuels Eine Übersicht zum derzeitigen Entwicklungs- HTL-basierten stock. Produktion erneu- stand und den Potenzialen der HTL-Technologie erbarer Kraftstoffe. Bauhaus Luftfahrt and the Danish Aarhus Uni- Wastewater Anaerobic Hydrothermal Fertiliser wurde vom Bauhaus Luftfahrt in Zusammenarbeit versitet presented a review of the current state of Nutrient recovery This project is digestion gasification (NH4)Mg[PO4] mit der dänischen Aarhus Universitet in einem focused on the development and the potentials of HTL technolo- Buchkapitel1 vorgestellt. Im HTL-Prozess wird complete HTL- gies in a book chapter1. The HTL process converts

Biomasse in wässrigem Medium unter Druck und based process biomass in an aqueous medium under high pres- CH4, CO2, H2 nahe der kritischen Temperatur von Wasser (374 °C) chain to produce sure and near the critical temperature of water renewable fuels. in ein erdölähnliches Rohprodukt (Biocrude) und (374 °C) into an oleaginous raw product termed eine wässrige Phase umgesetzt. Aus dem Biocrude biocrude and an aqueous phase. The biocrude can werden durch petrochemische Verfahren Kraft- be upgraded to liquid hydrocarbon fuels through stoffe produziert; die wässrige Phase bietet Poten- petrochemical procedures; the aqueous phase zial zur weiteren energetischen Nutzung gelöster offers the potential for an energetic valorisation organischer Bestandteile und zur Gewinnung an- of the dissolved organic components and for the HyFlexFuel-Entwicklungsziele HyFlexFuel research targets organischer Dünger. precipitation of inorganic nutrients as marketable In HyFlexFuel angestrebter Entwicklungsfortschritt (gelb) für wichtige Progress in technology development (yellow) targeted in HyFlexFuel for Im Hinblick auf eine industrielle Nutzung fertilisers. Teilschritte der Prozesskette, ausgedrückt als Technology readiness central process steps, in comparison to the current state of development besteht jedoch noch erheblicher Forschungsbedarf, However, substantial research effort is required level (TRL), gegenüber dem aktuellen Stand der Technik (dunkelblau) (dark blue) (cHTG: Catalytic hydrothermal gasification) speziell zur Raffination von Biocrude zu marktfähi- towards an industrial implementation of HTL-based (cHTG: Catalytic hydrothermal gasification) gen Kraftstoffen oder Chemikalien sowie zur Ver- fuel production, particularly with respect to the wertung der im HTL-Prozess anfallenden wässri- upgrading of biocrude to fuel products or chemicals gen Phase. Das Schließen dieser Forschungslücken as well as to the valorisation of the inherently HTL heat recovery ist das zentrale Ziel des EU-geförderten Verbund- produced aqueous phase. The closure of this HTL product separation vorhabens HyFlexFuel, in dem zehn europäische research gap is the central objective of the EU- TRL 3: Experimental proof of concept Partner unter der Koordination des Bauhaus Luft- funded collaborative project HyFlexFuel, in which Biocrude upgrading TRL 5: Technology validated in relevant environment fahrt an der Entwicklung einer HTL-basierten ten European partners, under coordination of Prozesskette zur Kraftstoffproduktion arbeiten. Bauhaus Luftfahrt, work on the development of cHTG reactor TRL 9: Actual system proven in operational environment a complete HTL-based fuel production chain. Nutrient recovery

1Biller, P.; Roth, A. Hydrothermal Liquefaction: A Promising Pathway This project has received funding Towards Renewable Jet Fuel. In: Biokerosene – Status and Prospects; Anaerobic digestion from the European Union’s Kaltschmitt, M., Neuling, U., Eds.; Springer-Verlag: Berlin 2017; Horizon 2020 research and pp. 607–638.51 (21), 12938–12947; DOI 10.1021/acs.est.7b02633. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 innovation programme under grant agreement No. 764734. Technology readiness level 38 alternative fuels 39

Biomasseerträge von Biomass yields of Lichtverteilung und Mikroalgen in microalgae in Produktivität Lichtverteilung (links) und daraus Light Productivity berechnete Algenbiomasseproduktivität industrieller Kultivierung industrial cultivation 1.0 1.0 (rechts) in einem Photobioreaktor 500 5 (Sacramento, Kalifornien, 15. April eines 0.8 Diffuse light 0.8 typischen meteorologischen Jahres, ] 4 ] 400 Mikroalgen sind mikroskopisch kleine Orga- Microalgae are microscopic organisms that assim- -1 -2 d nismen, die mittels Photosynthese Kohlen- ilate carbon dioxide in the form of biomass via 12:00 Uhr, Abstand der Reaktorplatten -3 0,50 m) 0.6 0.6 dioxid in Form von Biomasse binden. Da photosynthesis. They can grow much faster than 300 3 Mikroalgen um ein Vielfaches schneller terrestrial plants and are capable of accumulating Direct light Light distribution and 0.4 0.4 2 wachsen können als Landpflanzen und über- large quantities of lipids in the cells, rendering 200 productivity Negative Local light intensity [W m dies große Mengen energiereichen Öles microalgae a promising feedstock for the produc- net Local productivity [kg m 1 Light distribution (left) and resulting 0.2 0.2 100 productivity produzieren können, gelten sie als ein viel- tion of renewable fuels. However, empirically algae biomass productivity (right) in a Direct light reflected by opposing panels versprechender Rohstoff für die Erzeugung Darstellung des documented information on actual yields that can photobioreactor (Sacramento, California, Kultivierungs- erneuerbarer Kraftstoffe. Empirisch belegte be achieved in industrial production systems is April 15th of a typical meteorological 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 systems aus year, 12:00 pm, panel distance 0.50 m) Informationen zu tatsächlich in industrieller vertikalen Flach- scarce. Therefore, Bauhaus Luftfahrt has devel- Kultivierung erzielbaren Erträgen sind derzeit platten-Photo- oped a detailed computer model to simulate jedoch kaum verfügbar. Aus diesem Grund bioreaktoren mit microalgae yields for cultivation in vertical flat wurde vom Bauhaus Luftfahrt ein detailliertes eingehender plate photobioreactors under industrially relevant Sonnenstrahlung Computermodell entwickelt, mit dem die und Abschattungs- conditions. In the model, biomass yields are Erträge von Mikroalgen unter industriell rele- effekten determined based on the geographic location, 96 vanten Bedingungen in Abhängigkeit des Illustration of geometry, and orientation of the reactors. Temperate; Standortes sowie der Dimensionierung und cultivation system A critical design parameter is the distance warm summer Ausrichtung der geschlossenen Photobioreak- of vertical flat between the reactor panels, since shading strongly 94 plate photobio- toren simuliert werden können. affects the reactor temperature and the light dis- 100 Cold; reactors with solar warm summer Ein kritischer Designparameter ist der radiation and tribution within the panels. At a reactor height of Mediterranean Abstand der Reaktorplatten, da Abschattungs- shading effects 1.00 m, maximum yields were found at panel dis- effekte einen starken Einfluss auf Temperatur tances between 0.40 and 0.75 m. The work further und Lichtverteilung in den Reaktoren aus- demonstrates that biomass yields of about 100 t 93 üben. Bei einer Reaktorhöhe von 1,00 m er- ha-1 a-1 are possible in large-scale cultivation. This 107 geben die Simulationen die höchsten Erträge significantly exceeds yields typically found for 55 für Reaktorabstände von 0,40 bis 0,75 m. land-based energy crops, for example, 5 to 18 t Hot and arid Die Arbeiten zeigen auch, dass in großtechni- ha-1 a-1 in case of fast-growing trees in Europe. Temperate; scher Kultivierung Biomasseerträge von etwa Our simulation results show that locations with hot summer 100 t ha-1 a-1 möglich sind. Damit werden Mediterranean or tropical climate are particularly Erträge landbasierter Energiepflanzen deut- suitable for algae cultivation, offering high produc- Tropical lich übertroffen. Beispielsweise erreichen tivity potentials. In hot desert regions, however, schnellwachsende Gehölze in Europa Bio- algae cultures tend to overheat, resulting in Map: © 2016 Solargis massezuwächse von etwa 5 bis 18 t ha-1 a-1. significant reductions in algae biomass yields.

Als besonders zur Algenkultivierung geeignet Long-term average solar irradiation erweisen sich Standorte mit mediterranem Endres, C. H.; Roth, A.; Brück, T. B. Modeling Microalgae Productivity in Industrial-Scale Vertical Flat Panel Photobioreactors. Environ. Sci. kWh m-2 oder tropischem Klima. In heißen Wüsten- Technol. 2018; submitted for publication. Yearly sum: < 803 949 1095 1241 1387 1534 1680 1826 1972 2118 2264 2410 2556 2702 > Endres, C. H. Modeling temperature and microalgae productivity for regionen neigen Algenkulturen dagegen zur photobioreactors in industrial-scale cultivation plants. Doctoral thesis, Überhitzung, was mit starken Ertragseinbußen Technical University of Munich, 2017. Endres, C. H.; Roth, A.; Brück, T. B. Thermal Reactor Model for Large- einhergeht. Scale Algae Cultivation in Vertical Flat Panel Photobioreactors. Environ. Sci. Technol. 2016, 50 (7), 3920–3927; DOI 10.1021/acs.est.5b05414. Standortabhängige Produktivität Yields with regard to the geographic location Potenzielle Algenbiomasseerträge für verschiedene Klimazonen am Potential algae biomass yields for different climate zones, exemplary simulated Beispiel der Vereinigten Staaten (Erträge in Tonnen pro Hektar und Jahr). for locations in the United States (yields in tonnes per hectare and year). 40 alternative fuels 41

1 mol atmospheric CO Renewable 2 electricity

1200 kJel CO als Rohstoff für CO as feedstock Systemvergleich für PtL 1 mol CO2 2 2 ηPtL ≈ 50 % CO2-Bereitstellung aus der Luft (oben) 250 kJheat (95 °C) die erneuerbare for the production of und aus einem Kraftwerk (unten). Der 1 mol CO2 1 mol CH2 Process Air PtL Fuel CO -Kreislauf ist nur für den Lufteinfang energy capture inert 2 60 kJ 600 kJfuel Kraftstoffproduktion renewable fuels geschlossen. Wegen der spezifischen el Energiebilanz kann das Kraftwerk auch nicht als Brückentechnologie dienen. Fossil Renewable Solar- und Windenergie haben sich im Strom- und Solar and wind energy are competitive technology electricity electricity

Wärmesektor als konkurrenzfähige Technologien options for the electricity and heating sector. The 175 kJel 1200 kJel System comparison for PtL η ≈ 45 % ηPtL ≈ 50 % 1 mol CO2 durchgesetzt. Diese erneuerbaren Energiequellen conversion of water and CO2 to synthetic fuels now el können durch chemische Konversion von Wasser opens the opportunity to use these renewable CO2 supply from the air (top) and from a power plant (bottom). The carbon cycle is only 1 mol C 1 mol CO2 1 mol CH2 Coal Power PtL Fuel und CO2 in synthetische Kraftstoffe auch für die energy sources to power the aviation sector. Our plant closed for direct air capture. CO2 provision 390 kJ inert 600 kJ 1–3 fuel Luftfahrt erschlossen werden. In unseren System- system analyses of renewable synthetic fuels from coal power plants is unsustainable due 1–3 analysen entpuppt sich die CO2-Bereitstellung Die Herkunft des reveal that the provision of the feedstock CO2 is to the very unfavourable energy balance. 1 mol fossil C als deutlich kostenintensiver als die Wasserver- umgesetzten much more cost-intensive than the provision of CO2 spielt eine sorgung sowie als ein entscheidender Faktor für entscheidende water. The CO2 source is also a decisive parameter die Klimabilanz. Rolle für die for the sustainability of the fuel path. Synthetische Kraftstoffe können nur dann Nachhaltigkeit Synthetic fuels can only be sustainable if the nachhaltig sein, wenn die bei der Verbrennung synthetischer emissions from their combustion are balanced by Kraftstoffe. Impact of CO2 provision on syncrude production cost entstehende Menge CO2 zuvor der Atmosphäre prior carbon capture, thus preventing further accu- The origin of the Auswirkung der CO2- 0.40 entzogen wurde. Im Umfeld der Sektorenkopplung mulation of atmospheric CO2. In the context of car- CO2 feedstock is a Bereitstellung auf die wird lebhaft debattiert, ob sich eine vorteilhafte crucial factor for bon capture and utilisation, it is debated whether 0.35 CO -Bilanz auch dann ergibt, wenn man mit erneu- a favourable CO balance can also be achieved by Kraftstoffkosten 2 the sustainability 2 0.30 erbarer Energie einen Kraftstoff synthetisiert und of synthetic fuels. utilising flue gases from fossil power plants. In Die CO2-Bereitstellung aus Ethanolanlagen dabei fossiles CO aus Kraftwerksabgasen recy- case of Power-to-Liquid (PtL) fuels, it is easy to kostet derzeit etwa 10 EUR pro Tonne CO2; 0.25 2 Lufteinfang könnte langfristig für unter 100 EUR celt. Für strombasierte Kraftstoffe (PtL) lässt sich show that the renewable electricity use signifi- 0.20 pro Tonne CO2 möglich sein. einfach zeigen, dass der erneuerbare Stromeinsatz cantly exceeds specific electricity generation in the 0.15 die spezifische Stromerzeugung im Kraftwerk deut- power plant. The largest existing CO2 source is Contribution of CO2 provision lich übertrifft. Eine nachhaltige Kraftstoffproduk- therefore not suitable for sustainable fuel produc- to the fuel costs 0.10

tion ist also bei der Nutzung dieser derzeit größten tion. Cost impact in euros per litre of fuel 0.05 CO2 supply from ethanol plants currently costs CO -Quelle nicht möglich. Some fuel projects may be located near bio- about 10 euros per tonne of CO ; the long-term Carbon conversion efficiency: 100 % 90 % 80 % 2 2 0.00 Einige Kraftstoffprojekte können sich in der methane or bioethanol plants, which are already costs of direct air capture may be slightly below 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 100 euros per tonne of CO2. Nähe von Biomethan- oder Bioethanolanlagen among the most cost-effective sources of CO2. This Cost of CO2 provision in euros per tonne ansiedeln, die schon heute zu den kostengünstigs- also eliminates the costly transport of CO2. How- ten CO2-Quellen zählen. Damit entfällt auch der ever, covering the entire aviation fuel demand with aufwendige Transport von CO2. Um jedoch den synthetic fuels will probably require CO2 extraction gesamten Kraftstoffbedarf der Luftfahrt zu decken, from the atmosphere. First pilot plants for direct air

müsste CO2 wohl aus der Luft abgeschieden wer- capture exist, but considerable development effort Dr. Arne Roth Lead Alternative Fuels den. Erste Pilotanlagen dafür existieren. Es ist aber is needed to establish the required production erheblicher Entwicklungsaufwand notwendig, um capacities. In the long term, Bauhaus Luftfahrt Kohlendioxid (CO2) ist die ultimative Kohlenstoffquelle für alle alternativen Kraftstoffe, unabhängig davon, ob es über technische Prozesse oder die natürliche Photosynthese fixiert wird. Als Voraussetzung für eine nachhaltige Kraftstoff- die erforderlichen Produktionskapazitäten zu schaf- projects a cost contribution of 20 to 30 cents per produktion gilt dabei, dass das CO2 aus erneuerbaren Quellen stammen muss. Für den langfristigen Erfolg von Technologien wie fen. Langfristig schätzt das Bauhaus Luftfahrt den litre of fuel for direct CO air capture. 2 Power-to-Liquid (PtL), die CO2 in reiner Form als Rohstoff benötigen, ist daher die Entwicklung von Konzepten zur erneuerbaren Anteil der CO2-Bereitstellung aus der Luft an den Bereitstellung von CO2 entscheidend. Deren Skalierbarkeit und lokale Verfügbarkeit müssen dem potenziellen Bedarf entsprechen. 1 Falter, C.; Batteiger, V.; Sizmann, A. Climate Impact and Economic Vor diesem Hintergrund ist die CO2-Abscheidung aus der Atmosphäre eine Schlüsseltechnologie. Kraftstoffkosten auf 20 bis 30 Cent pro Liter. Feasibility of Solar Thermochemical Jet Fuel Production. Environ. Sci. Technol. 2016, 50 (1), 470–477; DOI 10.1021/acs.est.5b03515. Carbon dioxide (CO2) is the ultimate carbon source for all alternative fuels, irrespective of whether it is converted in 2 SUN to LIQUID public report: Technoeconomic and environmental a technical process or assimilated via natural photosynthesis. However, truly sustainable fuel production is only possible, analysis of CO2 provision from various sources; Bauhaus Luftfahrt: Taufkirchen, Germany, 2018. if the utilised CO2 is supplied from renewable sources. For the successful industrial implementation of technologies depending on 3 Schmidt, P.; Batteiger, V.; Roth, A.; Weindorf, W.; Raksha, T. Power- pure CO2 as feedstock, such as Power-to-Liquid (PtL), it is therefore crucial to develop concepts enabling the renewable provision of to-Liquids as Renewable Fuel Option for Aviation: A Review. Chem. Ing. CO2. Scalability and local availability of such concepts thereby have to match the potential demand. In this context, CO2 extraction Tech. 2018, 90 (1–2), 127–140; DOI 10.1002/cite.201700129. from the atmosphere represents a key technology. 42 energy technologies & 43 power systems

Der interdisziplinäre Forschungs- The interdisciplinary research focus area concentrates the schwerpunkt konzentriert die For- research activities on novel combustion-based and alternative schungsarbeiten zu neuartigen auf (hybrid-)electric motive power systems for aircraft. This Verbrennung basierenden und alter- extends the search for new aircraft energy options well beyond nativen (hybrid-)elektrischen Antrie- so-called drop-in solutions. The technological challenges ben in der Luftfahrt. Dies erweitert associated with novel thermo-dynamic cycles as well as fully die Suche nach neuen Energie- or hybrid-electric motive power systems are addressed from Composite Cycle Engine optionen im Flugzeug deutlich über so- the basics upwards: Relevant key technologies are identified, -0.3 sogenannte Drop-in-Lösungen hinaus. future potentials for energy converters are assessed, and Die technologischen Herausforde- hybrid systems are conceptually designed and analysed at rungen durch neue Kreisprozesse aircraft level. Therefore, scientists and engineers search wie auch voll- oder hybridelektrische answers along the main research questions: Antriebstechnik werden von den 1) Energy and propulsion technologies: What are enabling key Grundlagen her aufbauend adres- technologies? siert: Es werden relevante Schlüssel- 2) Energy conversion devices: What are their future potentials? technologien identifiziert, zukünftige 3) Hybrid system architectures: How can the best of two worlds Potenziale von Energiewandlern be combined? The long-term bewertet sowie hybride Antriebskon- emission targets of zepte entwickelt und auf Flugzeug- ebene analysiert. Dabei arbeiten die aviation require research RESEARCH Wissenschaftler und Ingenieure ent- into completely new FOCUS AREA lang der wesentlichen Fragestellungen: propulsion concepts. 1) Energie- und Antriebstechnologien: Was sind die Schlüsseltechnologien? 2) Energiewandler: Was sind ihre zukünftigen Potenziale? 3) Hybride Systemarchitekturen: Wie lässt sich das Beste aus zwei Welten kombinieren?

Thermoelectric waste heat harvesting Hybrid power fan drive

0.1

0.3 44 energy technologies & 45 power systems

Einsparpotenzial auf 500 Thermoelektrische Thermoelectric -0.7

0 -0.2 -0.6 Change in mission fuel [%] -0.1 -0.5 Missionsebene -0.4 -0.3 5 kW TEG Abwärmenutzung am waste heat harvesting -1 ] Die benötigte Leistungsdichte liegt unter 200 W kg , -1 400 10 kW TEG Flugtriebwerk in aero engines während TEG-Module bis zu 500 W kg-1 erreichen. 20 kW TEG -0.8 Ein theoretisches TEG mit 10 kW Ausgangsleistung -0.7 -0.6 pro Triebwerk würde ca. 1 ‰ einsparen. 300 -0.5 -0.4 Im 2017 abgeschlossenen TERA-Projekt wurde In the LuFo TERA project, which was completed in -0.3 untersucht, welches Kraftstoffeinsparpotenzial 2017, the potential of mission fuel savings by trans- Mission fuel savings -0.2 200 -0.1

die Umwandlung von Triebwerksabwärme in elek- forming engine waste heat to electrical power was potential 0 Das LuFo-TERA- 0 0 trische Energie bietet. Zu diesem Zweck wurden investigated. To this end, thermoelectric generators The minimum required power density is below 0.1 Projekt wurde -1

200 W kg , whereas TEG modules may provide Gravimetric power density [W kg 0.2 thermoelektrische Generatoren (TEG) betrachtet, (TEG) were considered, which – without the need 100 0.3 im Rahmen des up to 500 W kg-1. A theoretical TEG with die – ohne bewegliche Teile oder Arbeitsfluide zu LuFo-Programms for moving parts or working fluids – convert a heat 0.1 10 kW output power could reduce mission fuel 0.2 0.4 von 2014 bis 2017 0.3 0.5 0.6 benötigen – über Temperaturdifferenzen Wärme flux over a thermal gradient to an electric current. by around 1 ‰. 0 0.7 in elektrischen Strom umwandeln. Die Entlastung unterstützt. The load reduction on the conventional generators 0 50 100 150 200 250 der mechanischen Generatoren kann somit das The LuFo TERA leads to higher engine efficiency and supports the TEG mass [kg per engine] Triebwerk effizienter machen und dem steigenden project was progressive electrification of aircraft. As the conver- supported by the Elektrizitätsbedarf im Flugzeug entgegenkommen. LuFo programme sion of waste heat is a downstream process, it may, Da die Umwandlung von Abwärme ein nachge- from 2014 to 2017. in principle, be applied to any type of heat engine, schalteter Prozess ist, lässt er sich prinzipiell auf including aero engines. alle Wärmekraftmaschinen, wie Flugantriebssys- In order to evaluate the technology, a reference Potenzial für thermoelektrische 10 teme es sind, anwenden. aircraft was defined to determine the impact on Abwärmenutzung auf Triebwerksebene Für eine Auswertung wurde im Projekt ein mission fuel consumption. At the considered place Für definierte Abschnitte im Triebwerk wurdedie erreichbare 8 Referenzflugzeug definiert und der Einfluss auf of installation, a positive, but small potential of the Leistung anhand von Strömungssimulationen ermittelt (H/LPT: den Missionskraftstoffbedarf ermittelt. Am konkret order of 1 ‰ was determined (typical TEG power High-/Low-Pressure Turbine). An der Düse wurde eine nutzbare betrachteten Einsatzort an der Düse wurde zwar << 10 kW, see top figure right). The area available Fläche von 2,4 m² angenommen. 6 ein positives, aber relativ geringes Potenzial im for integration, system mass as well as local ther- Bereich von 1 ‰ ermittelt (typische TEG-Leistung mal conditions all have an influence on the overall Potential for thermoelectric energy 4 <<10 kW, siehe Abbildung rechts oben). Die zur potential, so these factors may be further optimised. harvesting on engine level For defined sections within the engine, theachievable power Verfügung stehenden Flächen, das Zusatzgewicht One option that promises improved thermal condi- 2 Recuperated electric power [kW] und die lokalen Temperaturverhältnisse haben tions as well as higher output power densities is was determined based on fluid mechanics calculations (H/LPT: High-/Low-Pressure Turbine). At the nozzle, an area of 2.4 m² einen begrenzenden Einfluss, sodass hier noch to consider placement within the hotter engine was assumed in this case. 0 wesentliche Optimierungspotenziale zu finden sections (see bottom figure right). Based on these HPT Interduct LPT Interduct Nozzle sind. Eine Möglichkeit, die sowohl bessere Tem- and other insights, recommended actions for tech- peraturbedingungen als auch höhere Leistungs- nology development were derived, which were dichten verspricht, ist die Berücksichtigung von recorded in the form of an R&D roadmap as part of im Vergleich zur Düse heißeren Bereichen im Trieb- the project report.

werk (siehe Abbildung rechts unten). Aus diesen Dr. Holger Kuhn Co-lead Energy Technologies and Power Systems und anderen Einsichten wurden Handlungsemp- fehlungen für notwendige Schritte in der Techno- Effizienzsteigerung und Gewichtsreduktion sind zwei wichtige Stellschrauben, um den Gesamtkraftstoffbedarf zu redu- zieren. Beides kann mit zukünftigen elektrischen Subsystemen erreicht werden, die zunehmend die hydraulischen und logieentwicklung abgeleitet, die im Projektbericht pneumatischen Subsysteme verdrängen werden. Die Anforderungen und auch der Bedarf an elektrischer Energie steigen, und es in Form einer F&E-Roadmap festgehalten worden gilt zu hinterfragen, inwiefern mit den üblichen Generatoren die Emissionsreduktionsziele zu erreichen sind. Neue und kreative sind. Ideen, wie die elektrische Energieversorgung sichergestellt werden kann, sind gefragt. Dezentrale und bisher ungenutzte Energie- potenziale im Flugzeug werden in Zukunft immer wichtiger werden. Increasing efficiency and reducing weight are two important factors in reducing total fuel consumption. Both may be achieved with future electrical subsystems that will increasingly displace the classic hydraulic and pneumatic sub- Das zugrunde liegende Vorhaben wurde mit Mitteln systems. The requirements and the demand for electrical energy are increasing, and it is necessary to question to what extent des Bundesministeriums für the emission reduction targets can be accomplished with the usual generators. New and creative ideas are in demand in order Wirtschaft und Energie unter dem Förderkennzeichen to secure the electrical energy supply. Decentralised and previously unused energy potentials in the aircraft will become increa- 20E1303 gefördert. singly important in the future. 46 energy technologies & 47 power systems

M M PMAD M M PMAD PMAD PMAD G

G Hybrider Fanantrieb – Hybrid power fan M

Abschluss einer drive – results of a Full serial hybrid (FSH) / Partial serial hybrid (PSH) / Cycle-integrated Mechanically integrated Konzeptstudie conceptual study turboelectric (FTE) turboelectric (PTE) parallel hybrid (CIPH) parallel hybrid (MIPH)

Hybridelektrische Die Verwendung elektrischer Energie als Leistungs- M PMAD The introduction of electrical power supply to an air- quelle innerhalb einer Fluggasturbine eröffnet viel- craft propulsion system offers a wide design space Antriebssystemkonzepte fältige konzeptionelle Gestaltungsmöglichkeiten. for system architectures. Within the EU FP7 project Konzeptstudie eines mechanisch integrierten parallel-hybriden Turbofan- M M M Im Rahmen des EU-FP7-Projektes ENOVAL hat das ENOVAL, Bauhaus Luftfahrt has completed the antriebes: Auswahl und Studienfokus Type A: Electric machine integrated behind Type B: Electric machine integrated in fan Type C: Electric machine integrated in fan LPT, rotor connected to LPT shaft hub, rotor connected to fan shaft hub, rotor connected to LPT shaft Bauhaus Luftfahrt eine Studie zu mechanisch inte- Schemadarstellung concept study of a mechanically integrated parallel grierten parallel-hybriden Turbofantriebwerken eines mechanisch hybrid electric (MIPH) turbofan. Through a methodi- Hybrid electric propulsion M (MIPH) abgeschlossen. Durch einen strukturierten integrierten parallel- cal downselection procedure, a most promising system concepts M M Auswahlprozess wurde die vielversprechendste hybriden Flug- power plant system architectural concept was iden- Concept study of a mechanically integrated Type D: Electric machine encircling core Type E: Electric machine integrated in fan Type F: Electric machine integrated in fan drive Triebwerksarchitektur für einen MIPH bestimmt antriebssystems tified and conceptually elaborated for a short-range engine, rotor connected to LPT shaft casing, quasilinear fan rotor tip drive gear system, rotor connected to ring (MIPH) parallel hybrid electric turbofan engine: via booster gear, fan connected to planet carrier und auf einen Antrieb für ein Kurzstreckenflugzeug aircraft application. Therefore, the basic power downselection and focus of study Basic schematic angewendet. Der elektrische Systemaufbau und of a mechanically plant, the electric systems architectural layout, die wichtigsten elektrischen Komponenten sowie integrated parallel and major electrical components were defined and das Triebwerk selbst wurden unter Berücksichti- hybrid (MIPH) important airframe integration aspects were evalu- gung relevanter Installationseffekte auf Flugzeug- propulsion system ated. ebene ausgelegt. Taking into account power plant operational 1 Contours:  Aircraft design range Kraftstoffbewertung für MTOW change rel. to conv. aircraft design Um bei Ausfall des elektrischen Systems das robustness in case of electric system failure, a 0 einen MIPH-Turbofan 250 NM +24 % Triebwerk weiterhin konventionell betreiben zu design degree of power hybridisation of 10 % at -1 500 NM 2000 NM 750 NM 1000 NM können, wurde ein Hybridisierungsgrad von 10 % flow path sizing conditions was found to be most Bewertung des Missionskraftstoffverbrauchs für 1500 NM Kurzstreckenflugzeuge mit mechanisch integriertem -2 im Auslegungspunkt des Strömungspfades als suitable for an MIPH turbofan. The analysis clearly +20 % parallel-hybriden Turbofanantrieb -3 500 NM design range realisierbar identifiziert. Die Untersuchungen ver- indicates the necessity of specialised turbo compo- 1000 Wh kg-1 battery -4 deutlichen darüber hinaus, dass die Aerodynamik nent aerodynamic design, in order to realise the Fuel burn assessment for Study settings: -5 der Turbokomponenten genau auf das elektrische full potential of efficiency gain and MIPH turbofan Aircraft design payload: 18.8 t +16 % MIPH turbofan Hybrid power fan drive propulsion system: -6 System abgestimmt werden muss, um das ge- operational flexibility. The integrated system assess- Assessment of mission fuel consumption for HP,des = 0.1 Total electric system efficiency: 90 % +12 %

vs. conventional aircraft design [%] -7 samte Verbesserungspotenzial bei voller opera- ment at aircraft level was performed for various short-range aircraft powered by chart for Relative change of design block fuel Subsystems power demand: 2 × 210 hp tioneller Flexibilität zu gewährleisten. Bei einer design range requirements. Based on an advanced mechanically integrated parallel hybrid electric -8 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 Auslegungsmission von 500 NM wurde unter der mid- to long-term battery specific energy target of turbofan engines Required battery specific energy [Wh kg-1] Annahme einer spezifischen Energiedichte von 1000 Wh kg-1, the design fuel benefit for the MIPH Batterien von 1000 Wh kg-1 als mittel- bis lang- technology on a 500 NM design range yielded fristige Zielgröße für die MIPH-Technologie eine 3.5 %. The evaluation result shows that the effi- Kraftstoffeinsparung von 3,5 % errechnet. Die ciency benefit of electrical power systems alone will

Auswertungsergebnisse zeigen, dass die alleinige not be able to deliver the required improvements Dr. Arne Seitz Co-lead Energy Technologies and Power Systems Nutzung der elektrischen Effizienzvorteile in for MIPH systems at aircraft level. Key to achieving MIPH-Antrieben die nötigen Verbesserungen auf major improvements is a more synergistic systems Die Studie zum parallel-hybriden Turbofanantrieb zeigt: Ohne die Ausnutzung von Synergien zwischen Antrieb und Zelle wird die Elektrifizierung von Transportflugzeugen kaum entscheidende Verbrauchsreduktionen bringen. Die Suche nach Flugzeugebene nicht liefern wird. Der Schlüssel design integration. Sweet Spots im weiten Feld der Integrationsmöglichkeiten elektrifizierter Antriebe ist in vollem Gang. Wir glauben, dass das Konzept zur Erreichung signifikanter Verbesserungen liegt eines „Propulsive Fuselage“ mit turboelektrisch angetriebenem Rumpf-Fan ein solcher Sweet Spot ist. Hier werden die Vorteile der in einer synergetischeren Antriebssysteminte- Schuberzeugung im Flugzeugnachlauf mit der Flexibilität der gesamtsystemischen Integration durch elektrische Leistungsübertragung gration. optimal kombiniert. Zudem ist eine Kombination mit hocheffizienten Triebwerken etwa mit „Composite Cycle“ denkbar. The study on parallel hybrid turbofan propulsion shows: Without the exploitation of synergies between propulsion and This project has received airframe, the electrification of transport aircraft will hardly bring about any significant reductions in fuel consumption. The funding from the European Union’s 7th Framework search for sweet spots in the wide range of integration options for electrified propulsion systems is in progress. We believe that the Programme for research, concept of a Propulsive Fuselage with a turboelectrically driven fuselage fan is such a sweet spot. Here, the advantages of thrust technological development and demonstration under generation in the aircraft wake are optimally combined with the flexibility of overall system integration through electrical power grant agreement No. 604999. transmission. A combination with high-efficiency power plant concepts, such as the Composite Cycle Engine, is also conceivable. 48 energy technologies & 49 power systems

„Composite Cycle Composite Cycle Engine Engine“-Konzeptuali- conceptualisation and sierung und -Potenzial performance potential

Das „Composite Cycle Engine“-Konzept (CCE) 25 26 The Composite Cycle Engine (CCE) concept incorpo- führt Kolbenmaschinen in das Kerntriebwerk von IC rates piston engines to the core of an aircraft turbo Flugantrieben ein. Die Kolbenmaschinen ermög- engine. The piston engines enable higher peak pres- lichen durch ihr instationäres Betriebsverhalten sures and temperatures within the core engine by höhere Spitzendrücke und -temperaturen mittels Schematische using isochoric-isobaric combustion. Additionally, isochor/isobarer Verbrennung bei gleichzeitig Darstellung des compression losses reduce due to highly efficient reduzierten Verdichtungsverlusten infolge der Aufbaus einer closed volume compression. Based on a comparison hocheffizienten Verdichtung in geschlossenen „Composite Cycle of different types of piston engines (reciprocating Engine“ mit Zwischengekühlte CCE mit Intercooled CCE with rotary Volumina. Im Vergleich verschiedener Kolbenma- Zwischenkühler and rotary piston engines) as well as operating schinentypen (Hub- und Rotationskolbenmaschine) modes (four-stroke and two-stroke engines), the Rotationskolbenmaschine piston engine Basic schematic sowie Betriebsmodi (4-Takt- und 2-Takt-Motor) of the general four-stroke reciprocation piston engine concept is Schematische Darstellung eines CCE-Triebwerkaufbaus Basic schematic of the general arrangement of an intercooled zeichnet sich das 4-Takt-Hubkolbenkonzept auf- arrangement of an identified to be the most promising candidate. mit Zwischenkühler und Rotationskolbenmaschine Composite Cycle Engine with rotary piston engine grund sehr guten Ladungswechselverhaltens und intercooled Lower working frequency compared to two-stroke niedrigeren Prozesstemperaturen als bevorzugtes Composite Cycle engines is compensated by more efficient scaveng- Engine Kolbenkonzept aus. ing behaviour. Efficiency of reciprocating piston Für Kombinationen der CCE mit Wärmetauschern engines beats rotary engines’ efficiency due to kann – bezogen auf die Gesamteffizienz – kein higher feasible peak pressures and less heat losses. Temperaturniveaus im Composite Cycle positives Potenzial identifiziert werden. Durch die Combining CCEs with heat exchanges does not Verwendung eines Zwischenkühlers können jedoch lead to improvements in engine efficiency. Never- „Composite Cycle“ temperature levels der Volumenstrom und somit die Größe und das theless, volume flow and therefore piston engine Die Zyklusrechnung zeigt, dass die typischen Temperaturniveaus Thermodynamic cycle calculation indicates that, in case of the im „Composite Cycle“ ungünstig sind für die Nutzung von Composite Cycle, typical temperature levels for recuperation Gewicht des Kolbensystems reduziert werden. size and weight can be reduced by the use of inter- Rekuperation zur Steigerung der Effizienz. are not appropriate to increase efficiency. Insgesamt ergibt sich ein leichter Vorteil im Ver- coolers. No significant potential can be found to brauch. Für die Wärmerückgewinnung kann kein recover heat from the exhaust by using recuperators ausreichendes Potenzial entdeckt werden, das die in various system configurations. PC PE

zusätzliche Komplexität eines Rekuperators recht- The application to the long range rather than the 2 4 45 5 fertigen würde. short range promises higher improvements in fuel 1800 to fan

Die Anwendung auf der Langstrecke verspricht consumption. On the one hand, long missions lead 33 IPC 25 3 35 LPT

größere Verbesserungen im Kraftstoffverbrauch to larger cascading effects due to efficiency improve- 1600 HPT als auf der Kurzstrecke. Einerseits führen lange ment. On the other hand, the incremental weight 32 414 Combustor Missionen zu stärkeren Kaskadeneffekten auf This project has received has a lower detrimental impact on the aerodynami- 1400 funding from the European 44 T45 inter-turbine Verbesserungen der Triebwerkseffizienz. Anderer- Union’s Horizon 2020 cally more efficient long-range aircraft. The power 34 35 research and innovation 1200 45 seits fällt die höhere Triebwerksmasse bei den programme under grant of the piston unit can be scaled with the number of T35 after PE agreement No. 604999. aerodynamisch effizienteren Langstreckenfliegern pistons, thus enhancing communality across engine 1000 31 weniger ins Gewicht. Die Leistung der Kolben- families.

Temperature [K] Temperature 800 einheit kann durch die Anzahl an Kolben skaliert 3 T3 PE bypass or cooling air werden. Diese Herangehensweise erlaubt Kommu- 5 600 nalität über Triebwerksfamilien hinweg. T5 after turbine 25 400 Das zugrunde liegende 2 Vorhaben wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für 200 Wirtschaft und Energie unter 0 200 400 600 800 1000 1200 dem Förderkennzeichen 20E1505G gefördert. Specific entropy [J kg-1] 50 systems & 51 aircraft technologies

Die Systeme und ihre technologischen Potenziale im Flugzeug stehen im Fokus der Arbeiten im Forschungsschwerpunkt „System- und Flugzeugtechnologien“. Experten aus unterschiedlichen Disziplinen wirken hier zusammen, um die Flugzeugeffizienz weiter zu verbessern, Emissionen zu reduzieren und neue Ansätze für die Flugzeug- entwicklung zu erarbeiten. Die betrachteten Emissionen beinhalten klimatische Aus- wirkungen in Verbindung mit dem Kraftstoffverbrauch des Flugzeuges sowie Lärm- bewertungen. Des Weiteren werden auch die Flugzeugsysteme detailliert untersucht und alternative Architekturen inklusive Sensitivitäten gegenüber Änderungen durch With collaborative unkonventionelle Aspekte modelliert. So sind in dieser Forschergruppe wichtige design methods, Ergebnisse zur besseren Antriebs-Aerodynamik-Wechselwirkung und zur grundle- we can unlock genden Integration hybrider Antriebe erzielt worden. the full potential of technologies on RESEARCH aircraft level. FOCUS AREA

Electrically driven fuselage propulsor

Electric power transmission

Generator off-takes from advanced GTF power plants

Wake-filling propulsion integration Aviation knowledge management Research in aircraft systems and their technological potentials is the focus of the “Systems and Aircraft Technologies” research focus area. Experts from different disciplines collaborate together to target aircraft efficiency improvements, to develop new aircraft design approaches, and to reduce emissions. The emissions cover environmentally relevant exhausts, which are closely linked to aircraft fuel consumption, as well as noise impacts. The aircraft systems themselves are also actively investigated and architectural alternatives are modelled, including sensitivities to the changes introduced by unconventional aspects. Important results for improved propulsion-air- frame integration and integrated concepts for hybrid propulsion systems could be shown. 52 systems & 53 aircraft technologies

Luftfahrt- Aviation Architektur zur Wiederverwendung Wissensmanagement knowledge management von Unternehmens- für Industrie 4.0 for Industry 4.0 wissen References Heterogene Daten werden Textual data import (textual & durch semantische Module inte- non-textual) Im LuFo-Projekt EFFPRO_4.0 arbeitet das Bauhaus Bauhaus Luftfahrt is collaborating with scientific griert, sodass ein Benutzer eines Textual data Query Text Semantic Database editor textual Luftfahrt mit Organisationen aus Forschung und and industrial organisations in the LuFo project Texteditors (End user) dynamisch Text data enrichment Ontology-enriched Dataset Industrie an der Digitalisierung industrieller Pro- EFFPRO_4.0, which investigates the digitalisation of auf relevante diverse Daten textual data End zugreifen kann. References user zesse im Luftfahrtbereich. EFFPRO_4.0 erforscht industrial processes in the aviation sector. EFFPRO_4.0 Textual neuartige Lösungen für zwei Hauptphasen der explores novel solutions for two main phases of data Documentation Industrie 4.0 ontology Ontology- Architecture for the enriched data Produktion. Für die Entwicklungsphase werden ermöglicht die manufacturing. On one side, new approaches, such Mappings reuse of corporate and integrated Innovationsfelder, wie beispielsweise Hardware in Wiederverwendung as hardware in the loop, semantic technology, intel- data models knowledge Design the Loop, semantische Technologien, intelligente von Unternehmens- ligent development verification, and process chain ontology wissen durch Semantic modules, allowing a Non- References Entwicklungsverifikation und Prozesskettenintegra- heterogene integration, are being researched for the develop- textual user of a text editor (end user) data Model tion, untersucht. Automatische visuelle Inspektion Datenintegration. ment phase; on the other side, automatic visual ontology Data model to be dynamically referred to Integrated data models und Big-Data-Anwendungen in Fertigung und Industry 4.0 enables inspection and big data applications are being relevant diverse data, integrate Semantic extraction & data model management Montage sind Gegenstand weiterer Arbeitspakete corporate knowledge explored in innovative software applications for heterogeneous data. integration Data models im Projekt. reuse by integrating production and assembly. In EFFPRO_4.0 werden semantische Technolo- heterogeneous data. In EFFPRO_4.0, semantic technology is applied Non-textual data import gien in einer Wissensmanagementanwendung within a knowledge management architecture that RAW DATA LINGUISTIC SEMANTIC INTEGRATION USER INTERACTION eingesetzt, die die Wiederverwendung von Unter- supports the reuse of corporate knowledge by hetero- nehmenswissen durch heterogene Datenintegra- geneous data integration. This prototype dynami- tion unterstützt. Dieser Prototyp bietet Benutzern cally provides technical users of a text editor with während der Texteingabe relevante Verweise auf relevant references to textual data (e. g., text files technische Dokumente (z. B. Bauteilspezifikationen, of design descriptions, work norms etc.) as well as TDocO ADocO TDocO ADocO Arbeitsnormen usw.) sowie auf nicht-textuelle non-textual data (e. g., component / CAD models). Angleichung der AircraftClass SingleAisle AircraftClass SingleAisle Daten (z. B. Komponenten- und CAD-Modelle). At the end of 2017, a beta version of the proto- Ontologien narrower-than narrower-than Die Dokumentations-, Design- Ende 2017 wurde eine Beta-Version des Proto- type with a focus on textual data was tested by A320-100 und Modellontologien, die von AircraftModel AircraftModel A320-100 typs mit dem Fokus auf Textdaten von Endbenut- end users. This first evaluation confirmed the sound- AircraftComponent den semantischen Modulen narrower-than zern getestet. Eine erste Bewertung bestätigte ness of the approach and identified three areas verwendet werden, müssen TDesO ADesO AircraftComponent FuselageOfA320-100 das Potenzial des Ansatzes und identifizierte drei of possible improvement: increased specificity aufeinander abgestimmt (links) Aircraft A320-100 narrower-than und auf die gleiche Abstrak- FuselageDescribing Bereiche für mögliche Verbesserung: erhöhte Spe- of the ontology, increased traceability of search hasFuselage hasFuselage zifität der Ontologie, bessere Nachvollziehbarkeit results, and improved interplay between keyword- tionsebene gebracht werden Parameter (rechts). Fuselage FuselageOfA320-100 narrower-than von Suchergebnissen sowie ein besseres Zusam- and ontology-based search. isDescribedByFuselageDescribing Parameter DistanceParameter menspiel von Keyword- und ontologiebasierter Future work includes the semantic tagging of Harmonisation of FuselageDescribingParameter narrower-than Suche. non-textual model data, achieved by applying tech- ontologies isDescribedByHeight geom.fuselage.height Zukünftige Arbeiten umfassen die Integration nology developed at Bauhaus Luftfahrt during the The documentation, design, DistanceParameter narrower-than von semantischem Tagging nicht-textueller project SYMO4PD (2015–2017), as well as the final numericalValue and model ontologies used by unit value Modelldaten mithilfe eines am Bauhaus Luftfahrt evaluation of the overall updated prototype. the semantic modules need Unit narrower-than narrower-than to be aligned (left) and brought symbol im Projekt SYMO4PD (2015–2017) entwickelten ‘‘4.14‘‘ ‘‘m“ Softwareprototyps. Das Gesamtsystem wird to the same abstraction level name (right). danach erneut einer abschließenden Bewertung TModO AModO TDesO ADesO

unterzogen. MeasuredValue geom.fuselage.height Aircraft A320-100 Die zugrunde liegenden value ‘‘4.14‘‘ Vorhaben wurden mit Mitteln hasFuselage hasFuselage unit des Bundesministeriums für ‘‘m‘‘ Wirtschaft und Energie unter Fuselage FuselageOfA320-100 den Förderkennzeichen name ‘‘height‘‘ 20Y1509E und 01FS14026 gefördert. Result of matching Result of meta-modelling 54 systems & 55 aircraft technologies

Turboelektrische Turboelectric fuselage Darstellung des „Propulsive Fuselage Antriebsintegration wake-filling propulsion Concept“ mit „Wake filling” integration Das untersuchte Konzept sieht einen im Rumpfheck installierten Antrieb vor, dessen Aufgabe die Auffüllung des durch Reibung Im Juni 2017 wurde das von der Europäischen In June 2017, the European Union-funded Horizon induzierten Impulsdefizits im Nachlauf Union im Rahmenprogramm Horizon 2020 geför- 2020 research project CENTRELINE was success- darstellt. derte Forschungsprojekt CENTRELINE erfolgreich fully launched. Coordinated by Bauhaus Luftfahrt, gestartet. Das vom Bauhaus Luftfahrt koordinierte the project consortium comprises nine partners, Artist view of the CENTRELINE, Konsortium umfasst insgesamt neun Partner, da- including industry companies, universities, and a Propulsive “ConcEpt Fuselage Concept runter Industrieunternehmen, Universitäten und validatioN sTudy management consulting partner. The consortium einen Partner für Projektmanagement. Ein techni- foR fusElage is accompanied by a technical advisory board of This concept investigated in CENTRELINE sches Beratungsgremium, bestehend aus Experten wake-filLIng experts from industrial stakeholders and research features an aft-fuselage installed propulsor intended to ingest and reenergise the der Industrie und Forschungseinrichtungen, be- propulsioN organisations. CENTRELINE aims at maximising the intEgration” viscosity-induced low momentum fuselage gleitet das Projekt. CENTRELINE hat sich zum Ziel benefits of aft-fuselage wake filling under realistic wake flow. gesetzt, die Vorteile des „Wake filling“-Effektes systems design and operating conditions. The unter realistischen Auslegungskriterien und Propulsive Fuselage Concept to be investigated Betriebsbedingungen zu maximieren. Das zu unter- implements wake filling through a turboelectrically suchende „Propulsive Fuselage Concept“ realisiert driven propulsor installed at the fuselage aft-end, die Kompensation des Impulsverlustes im Nach- intended to ingest the fuselage boundary layer. As Electrically driven lauf des Rumpfes durch einen turboelektrisch a primary project goal, CENTRELINE will perform the Grundsätzliche Flugzeugkonfiguration fuselage propulsor angetriebenen Propulsor, der im Heck installiert proof of concept and initial experimental validation und turboelektrischer Antriebsstrang Electric power ist und dessen Zweck die Einsaugung der Rumpf- of this novel approach towards synergistic propul- Der Rumpfantrieb wird von einem elektrischen Motor angetrieben, transmission grenzschicht ist. Ziel des Projektes ist es, den sion/airframe integration, thereby maturing this dessen aufgenommene Leistung über Generatoren den unter den Flügeln installierten fortschrittlichen Getriebefantriebwerken entnommen wird. Machbarkeitsnachweis dieses neuartigen Ansatzes technology significantly. Key aspects of the aerody- zur synergetischen Antriebsintegration zu erbrin- namic work will include comprehensive numerical Basic aircraft layout and turboelectric gen und durch erste experimentelle Untersuchungen flow simulations of the configuration accompanied powertrain arrangement die technologische Reife des Konzepts erheblich by a wind tunnel test campaign. Moreover, the The fuselage propulsor is powered by an electric motor, where zu erhöhen. Die Schwerpunkte der aerodynamischen performance of the fuselage propulsor will be the power is supplied by generators attached to two underwing

Untersuchungen liegen auf Strömungssimulationen numerically and experimentally investigated. All podded advanced Geared TurboFan (GTF) power plants. Generator off-takes from der Konfiguration, die durch eine Windkanaltest- detailed design, simulation, and experimental advanced GTF power plants kampagne ergänzt werden. Darüber hinaus wird results are continuously fed into an aircraft inte- das Betriebsverhalten des Rumpfantriebes nume- grated sizing and optimisation process. Finally, a risch und experimentell untersucht. Alle detaillier- comprehensive concept benchmark and assessment ten Simulations- und Testergebnisse fließen against similarly advanced conventional technology kontinuierlich in einen flugzeugintegrierten Aus- will be performed. The project has a duration of Fabian Peter Lead Systems and Aircraft Technologies legungs- und Optimierungsprozess ein. Dies 36 months. ermöglicht schließlich den Vergleich mit einer CENTRELINE zeigt die Notwendigkeit, neuartige Antriebsarchitekturen auf einer integrierten Ebene zu bewerten. Integra- tion ist nicht nur für das technische Konzept, sondern auch für das Zusammenspiel der beteiligten Partner erforderlich. ähnlich fortschrittlichen, konventionellen Referenz- Das Bauhaus Luftfahrt setzt seine multidisziplinären Fähigkeiten ein, um die Erkenntnisse des Konsortiums in einen übergeordneten konfiguration. Das Projekt hat eine Laufzeit von Rahmen zu bringen. Nur durch die Zusammenstellung dieser heterogenen Informationen kann das volle und realistische Potenzial 36 Monaten. bewertet werden. Zu diesem Zweck setzt CENTRELINE modernste Datenaustauschplattformen, fernzugängliche Frameworks und neu entstandene Schnittstellen ein. The CENTRELINE approach shows the necessity to assess novel propulsion architectures on an integrated level. The integration is not only mandatory for the technical concept, but also for the interaction of the involved partners. Bauhaus This project has received funding from the European Luftfahrt applies its multidisciplinary capabilities in this context to integrate the findings of the whole consortium in an integrated Union’s Horizon 2020 research framework. Only by composing this heterogenic information, the full and realistic potential of the concept can be evaluated. For and innovation programme under grant agreement this purpose, CENTRELINE is applying state-of-the-art data exchange platforms, remotely accessible frameworks, and emerging No. 723242. interface standards. 56 facts & figures 57

Personnel Finances Students

Media coverage Doctorands Junior Expert lectures academics Publications Post doctorands 2017 2016 2015 58 facts & figures 59

Finanzen Finances Personal Personnel

Im Geschäftsjahr 2017 sind die Erträge des Bauhaus Luft- In the fiscal year 2017, earnings of Bauhaus Luftfahrt Das Wirtschaftsjahr 2017 war durch ein erneut starkes The 2017 financial year was characterised by another fahrt unter Berücksichtigung der Bestandsveränderungen remained at previous year’s level of 4.5 million euros, Personalwachstum gekennzeichnet. Aufgrund der stabilen strong increase in personnel. Due to the stable project für unfertige Leistungen auf dem Vorjahresniveau von taking into account the changes in inventories of work Auftragslage konnte das Bauhaus Luftfahrt im wissen- situation, Bauhaus Luftfahrt was able to hire 5 more 4,5 Millionen EUR geblieben. Aus Aufträgen und Koopera- in progress. Revenues from orders and cooperations schaftlichen Bereich 5 Mitarbeiter zusätzlich einstellen people in the research field and employed in total tionen mit Industriepartnern konnten Umsätze in Höhe with industrial partners of 210,000 euros could not be und beschäftigte zum Jahresende 52 Mitarbeiter. Von den 52 people at the end of the year. Of the 36 scientific von 210.000 EUR nicht mehr in 2017 realisiert werden, realised in 2017 because deliverables were approved 36 wissenschaftlichen Mitarbeitern sind 17 promoviert und staff, 17 hold a PhD and 10 are female. In addition, da die Abnahmen in 2018 erfolgten. Die Erträge mit Indus- in 2018. Revenues from industrial partners decreased 10 weiblich. Hinzu kommen 3 Stipendiaten des Stipendien- there are 3 scholarship holders of the Munich Aero- triepartnern sind aufgrund eines moderaten Auftrags- by 98,000 euros (-11.4 %) due to a moderate decline in programmes von Munich Aerospace – Fakultät für Luft- und space – Faculty of Aerospace e. V. scholarship pro- rückgangs zum Vorjahr um 98.000 EUR gesunken (-11,4 %). orders compared to the previous year. Funding from Raumfahrt e. V., die im interdisziplinären Forschungsnetz- gramme, who work on their PhD in the existing inter- Die Drittmitteleinnahmen sind im Jahr 2017 leicht um third-party projects rose slightly by 76,000 euros werk ihre Promotion erstellen. Die mit zum Jahresende disciplinary research network. At the end of the year, 76.000 EUR gestiegen (+9,0 %). Die Steigerung der Erträge (+9.0 %). The increase in revenues mainly results from 10 Studenten hohe Anzahl der eingesetzten studentischen 10 students were employed and another 3 worked on ist im Wesentlichen auf zwei neu gewonnene EU-Projekte two new EU projects and an expert’s report commis- Mitarbeiter und Praktikanten sowie weitere 3 Verfasser their thesis. The high number of students confirms sowie eine vom Bund beauftragte Studie zurückzuführen. sioned by the federal government. von Abschlussarbeiten bestätigen zum wiederholten Mal, once again that Bauhaus Luftfahrt is an interesting Für das Jahr 2018 erwartet das Bauhaus Luftfahrt For the year 2018, Bauhaus Luftfahrt further expects dass das Bauhaus Luftfahrt für den Akademikernachwuchs and promising location for junior academics – tempo- einen weiteren deutlichen Anstieg bei den Drittmittel- a distinct increase of third-party projects. The increase ein interessanter und perspektivenreicher Einsatzort ist – rarily for the submission of their thesis, for intern or einnahmen. Die Steigerung ist auf fünf neue nationale results from five new national funded projects as well temporär zur Erstellung einer Abschlussarbeit, für Prakti- research assistants or in the longer term as a potential Förderprojekte sowie die in 2018 volle Ertragswirksamkeit as the full impact on earnings of EU projects launched kanten oder wissenschaftliche Hilfskräfte oder längerfristig attractive future employer. unterjährig in 2017 angelaufener EU-Projekte zurückzu- in 2017 during the course of the year. als möglicher attraktiver späterer Arbeitgeber. In the foreseeable stable economic environment, führen. In einem absehbar stabilen wirtschaftlichen Umfeld further hiring of scientific staff is planned for 2018 sind für 2018 in moderatem Umfang weitere Einstellungen to a moderate extent. The interdisciplinary team is von wissenschaftlichem Personal geplant. Das interdiszipli- supposed to continuously grow with young scientists näre Team soll weiter um wissenschaftliche Nachwuchs- and scholarship holders. kräfte und Stipendiaten wachsen.

€

5,000,000 4,500,000 4,000,000 3,500,000 3,000,000 2,500,000 2,000,000 Mitarbeiter 1,500,000 (am Jahresende) 1,000,000 500,000 Employees (end of the year) 0 2015 2016 2017 2015 2016 2017 Executives 2 2 2 Scientists 27 31 36 Forschungsaufträge Industrie Drittmittelförderprojekte national/EU Industry research contracts Third-party-funded projects national / EU Administration 14 14 14 Students 6 9 10 Mitgliedsbeiträge Zuschüsse Freistaat Bayern/Spenden Munich Aerospace 2 3 3 Membership fees Grants from the Free State of Bavaria / donations scholarship holders 60 facts & figures 61

Zeitschriftenbeiträge Buchbeiträge Journal contributions Book contributions

25.09.2017 Environmental Science & Technology | Vol. 51, No. 21, pp. 12938–12947, DOI 10.1021/acs.est.7b02633 11.12.2017 Deliverable 5.3 | DATASET2050, pp. 66, Grant Agreement No. 640353 Water Footprint and Land Requirement of Solar Thermochemical Jet-Fuel Production Assessing Passenger Requirements along the D2D Air Travel Chain Autoren/authors: C. Falter, R. Pitz-Paal Autoren/authors: A. Paul, U. Kluge

15.05.2017 Aircraft Engineering and Aerospace Technology | Vol. 89, No. 4, pp. 520–534, DOI 10.1108/AEAT-11-2016-0196 01.09.2017 Biokerosene – Status and Prospects | Springer-Verlag, pp. 607–635, ISBN 978-3-662-53063-4 Sizing implications of a regional aircraft for inner-city operations Hydrothermal Liquefaction: A Promising Pathway Towards Renewable Jet Fuel Autoren/authors: P. Heinemann, M. Schmidt, F. Will, S. Kaiser, C. Jessberger, M. Hornung Autoren/authors: P. Biller, A. Roth

09.05.2017 Journal of Air Transport Studies | Vol. 8, No. 1, pp. 1–12 01.09.2017 Biokerosene – Status and Prospects | Springer-Verlag, pp. 33–41, ISBN 978-3-662-53063-4 Towards seamless passenger transport: performance of intermodal approaches Key Drivers and Technical Developments in Aviation Autoren/authors: M. Urban, A. Paul, M. Cole Autor/author: K. Ploetner

09.05.2017 Journal of Engineering for Gas Turbines and Power | Vol. 139, No. 10, pp. 9, DOI 10.1115/1.4036527 01.09.2017 Biokerosene – Status and Prospects | Springer-Verlag, pp. 95–122, ISBN 978-3-662-53063-4 Potential of Future Thermoelectric Energy Recuperation for Aviation Potentials of Biomass and Renewable Energy: The Question of Sustainable Availability Autoren/authors: C. Bode, J. Friedrichs, R. Somdalen, J. Koehler, K.-D. Buechter, C. Falter, U. Kling, P. Ziolkowski, Autoren/authors: A. Roth, F. Riegel, V. Batteiger K. Zabrocki, E. Mueller, D. Kožulović 21.02.2017 Deliverable 3.2 | DATASET2050, pp. 80, Grant Agreement No. 640353 01.05.2017 Progress in Aerospace Sciences | Vol. 92, pp. 25–38, DOI 10.1016/j.paerosci.2017.05.002 Future Passenger Demand Profile A review of aircraft turnaround operations and simulations Autoren/authors: U. Kluge, A. Paul, G. Tanner, A. Cook Autor/author: M. Schmidt

26.04.2017 Journal of Aircraft | Vol. 54, No. 5, pp. 1979–1989, DOI 10.2514/1.C034002 Progress in Optimizing the Propulsive Fuselage Aircraft Concept Autoren/authors: J. Bijewitz, A. Seitz, M. Hornung, A. Isikveren

01.03.2017 Solar Energy | Vol. 144, pp. 569–579, DOI 10.1016/j.solener.2017.01.063 A generic solar-thermochemical reactor model with internal heat diffusion for counter-flow solid heat exchange Autoren/authors: C. Falter, R. Pitz-Paal 62 facts & figures 63

Konferenzbeiträge Konferenzbeiträge Conference contributions Conference contributions

16.10.2017 6th CEAS European Air & Space Conference | Bucharest 06.09.2017 G.A.R.S. Workshop on the Future of Air Transport | Munich A Review of Recent Personal Air Vehicle Concepts Effects of market concentration in the hinterland of European hub airports Autoren/authors: M. Shamiyeh, J. Bijewitz, M. Hornung Autorin/author: A. Paul

16.10.2017 6th CEAS European Air & Space Conference | Bucharest 06.09.2017 International Conference on Operations Research | Berlin Assessment of Electric Taxiing Considering Aircraft Utilisation and Maintenance Cost The European Air Transport System: Methodological Perspective on System Autoren/authors: U. Kling, C. Steger, F. Peter, M. Schmidt Autoren/authors: G. Barbeito, U. Kluge, M. Urban, M. Moll, S. Pickl, K. Ploetner, M. Zsifkovits

16.10.2017 6th CEAS European Air & Space Conference | Bucharest 05.09.2017 Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2017 | Munich Detecting future potentials for step-change innovation in aeronautics – progress and challenges Aircraft On-Demand Sharing Model: Cost Reduction Potential of Short- to Medium-Range Passenger Aircraft Inventories Autoren/authors: L. Koops, A. Sizmann Autoren/authors: K. Ploetner, R. Rothfeld, M. Urban

16.10.2017 6th CEAS European Air & Space Conference | Bucharest 05.09.2017 Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2017 | Munich Estimation of fuel savings potential using thermoelectric recuperation in aero engines Conceptual Sizing Methods for Power Gearboxes in Future Gas Turbine Engines Autoren/authors: K.-D. Buechter, U. Kling, C. Bode, J. Friedrichs Autoren/authors: A. Stroh, G. Wortmann, A. Seitz

16.10.2017 6th CEAS European Air & Space Conference | Bucharest 05.09.2017 Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2017 | Munich Evaluation of piston engine modes and configurations in composite cycle engine architectures Modelling the European Air Transport System: A System Dynamics Approach Autoren/authors: M. Nickl, S. Kaiser Autoren/authors: M. Urban, U. Kluge, K. Ploetner, G. Barbeito, S. Pickl, M. Hornung

16.10.2017 6th CEAS European Air & Space Conference | Bucharest 03.09.2017 23rd ISABE Conference | Manchester Scaling of Airborne Ad-hoc Network Metrics with Link Range and Satellite Connectivity Investigations of Synergistic Combination of the Composite Cycle and Intercooled Recuperation Autoren/authors: K.-D. Buechter, O. Milshtein Autoren/authors: S. Kaiser, M. Nickl, C. Salpingidou, Z. Vlahostergios, S. Donnerhack, H. Klingels

16.10.2017 6th CEAS European Air & Space Conference | Bucharest 19.08.2017 32nd International Union of Radio Science General Assembly & Scientific Symposium| Montreal Sizing Considerations of an Electric Ducted Fan for Hybrid Energy Aircraft Availability of aeronautical ad-hoc network in different global air transport fleet scenarios Autoren/authors: P. Vratny, M. Hornung Autor/author: K.-D. Buechter

26.09.2017 7th EASN International Conference | Warsaw 05.07.2017 21st ATRS World Conference | Antwerp Conceptual Study of a Mechanically Integrated Parallel Hybrid Electric Turbofan Analysis of European Airports‘ Access and Egress Travel Times Using Google Maps Autoren/authors: A. Seitz, M. Nickl, A. Stroh, P. Vratny Autoren/authors: R. Rothfeld, A. Straubinger, A. Paul, K. Ploetner

26.09.2017 7th EASN International Conference | Warsaw 05.07.2017 21st ATRS World Conference | Antwerp H2020 CENTRELINE – Project Preview Business Model Innovation in Aviation: An Application Case of the Business Model Navigator to the Airline Industry Autor/author: A. Seitz Autoren/authors: M. Urban, A. Vencken

11.09.2017 2nd International Workshop on Linked Data in Industry 4.0 | Amsterdam 05.07.2017 21st ATRS World Conference | Antwerp Towards Integration and Coverage Assessment of Ontologies for Knowledge Reuse in the Aviation Sector Factors influencing European passenger demand for air transport Autoren/authors: J. Lehmann, M. Shamiyeh, S. Ziemer Autoren/authors: U. Kluge, A. Paul, A. Cook, S. Cristóbal 64 facts & figures 65

Konferenzbeiträge Abschlussarbeiten Conference contributions Theses

05.07.2017 21st ATRS World Conference | Antwerp 23.11.2017 Master Thesis | Julius Maximilian University of Würzburg Impact of Airline Business Models, Market Segments, and Geographical Regions on Aircraft Cabin Configurations Aktuelles Erleben und zukünftige Entwicklung von geschäftlichen Flugreisen Autoren/authors: O. Oguntona, K. Ploetner, M. Urban, R. Rothfeld, M. Hornung Autorin/author: V. Gissibl

05.07.2017 21st ATRS World Conference | Antwerp 31.10.2017 Bachelor Thesis | Technical University of Munich Potential of Aircraft On-Demand Sharing Model for Large Commercial Aircraft Operational assessment of passenger boarding strategies Autoren/authors: K. Ploetner, M. Urban, M. Hornung Autor/author: T. Coulon

03.07.2017 G.A.R.S. 14th Aviation Student Research Workshop | Amsterdam 31.10.2017 Master Thesis | Technical University of Munich Exploring factors influencing European passenger demand for air transport using a causal loop diagram Investigation of Electromagnetic Shock Absorber for Aircraft Landing Gear Autoren/authors: U. Kluge, A. Paul Autorin/author: N. Bustos Gongora

21.06.2017 2017 ITEA Annual Conference and School on Transportation Economics | Barcelona 04.10.2017 Diploma Thesis | TU Dresden Estimating the effects of competition in the hinterland of European primary airports Investigation of Shape Memory Alloys As Possible Shock Absorber Technology for Aircraft Undercarriage Autoren/authors: A. Paul, B. Mantin Autor/author: M. Buchberger

05.06.2017 AIAA AVIATION 2017 | Denver 26.09.2017 Master Thesis | Technical University of Berlin Improving the Operational Ground Performance of Regional Aircraft Design of a Large Passenger Aircraft with Body Landing Gear Autoren/authors: M. Schmidt, P. Heinemann Autor/author: H. Kellermann

05.06.2017 AIAA AVIATION 2017 | Denver 04.09.2017 Master Thesis | Technical University of Munich Technological and Operational Scenarios on Aircraft Fleet Level towards ATAG and IATA 2050 Emission Targets Piston Engine Conceptualisation for Composite Cycle Engines Autoren/authors: K. Ploetner, R. Rothfeld, M. Urban, M. Hornung, G. Tay, O. Oguntona Autor/author: P. Keller

09.01.2017 AIAA SciTech Forum | Grapevine 17.07.2017 Dissertation | Technical University of Munich Advanced Tube-and-Wing Aircraft for Year 2050 Timeframe Modelling temperature and microalgae productivity for photobioreactors in industrial-scale cultivation plants Autoren/authors: P. Heinemann, P. Panagiotou, P. Vratny, S. Kaiser, M. Hornung, K. Yakinthos Autor/author: C. Endres

09.01.2017 55th AIAA Aerospace Sciences Meeting | Grapevine 02.06.2017 Dissertation | RWTH Aachen University Boarding and Turnaround Process Assessment of Single- and Twin-Aisle Aircraft Efficiency Potential of Solar Thermochemical Reactor Concepts with Ecological and Economic Performance Autoren/authors: M. Schmidt, P. Heinemann, M. Hornung Analysis of Solar Fuel Production Autor/author: C. Falter

66 facts & figures 67

Patente Medienberichterstattung Patents Media coverage

DE 102008022452 A1 Deutsches Patent- und Markenamt | München Flugzeug mit aktiv steuerbaren Hilfsflügeln Pressemitteilungen des Erfinder/inventor: J. Wittmann Bauhaus Luftfahrt Press releases issued by Bauhaus Luftfahrt DE 102008024463 B4 Deutsches Patent- und Markenamt | München Flugzeugantriebssystem Erfinder/inventor: A. Seitz Medienberichte über das Bauhaus Luftfahrt Media reports on DE 102012015104.7 Deutsches Patent- und Markenamt | München Bauhaus Luftfahrt  Fahrzeugtriebwerk, Fahrzeug mit diesem Fahrzeugtriebwerk und Verfahren zum Betrieb dieses Fahrzeugtriebwerkes Erfinder/inventor: 0. Schmitz 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Printmedien Print media

Onlinemedien Online media

Audiovisuelle Medien Audiovisual media

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

2015

2016

2017 68 facts & figures 69

Expertenvorträge (ohne Konferenzen) Expert lectures (without conferences)

Nationale Expertenvorträge (ohne Konferenzen) National expert lectures (without conferences)

Internationale Expertenvorträge (ohne Konferenzen) International expert lectures (without conferences)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

2015

2016

2017

Impressum Imprint

Bildnachweise /Picture credits Titelseite: Bauhaus Luftfahrt e. V., S. 2: Bayerisches Ministerium für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie, S. 6: Jan Greune, S. 10: Fotolia, S. 14: Jan Greune, Alamy (Nils Ackermann), S. 16: Alamy Bauhaus-Luftfahrt-Jahrbuch 2017 (Nils Ackermann), S. 18/19 Adobe Stock (sdecoret), Jan Greune, S. 20: Adobe Stock (NicoElNino), S. 22: Bauhaus Luftfahrt e. V., Jan Greune, Flaticon (Freepik, Gregor Cresnar), DyhrGrieshaber, S. 24/25: Flaticon Herausgeber /Publisher (Pixel Buddha, Dimitry Miroliubov, Freepik, Pixel perfect, Iconmoon, Gregor Cresnar, Dave Gandy, Dot on Bauhaus Luftfahrt e. V. Paper, Creaticca Creative Agency), S. 26: istockphoto (RoboLab), S. 28: Bauhaus Luftfahrt e. V., S. 30/31: Willy-Messerschmitt-Str. 1, 82024 Taufkirchen Airbus, Jan Greune, S. 32/33: Bauhaus Luftfahrt e. V., Jan Greune, S. 34: Bauhaus Luftfahrt e. V., S. 37: www.bauhaus-luftfahrt.net Bauhaus Luftfahrt e. V., S. 39: Solargis, S. 40/41: Bauhaus Luftfahrt e. V., Jan Greune, S. 42: Jan Greune, Redaktion /Editor S. 45: Jan Greune, S. 47: Jan Greune, S. 50: Bauhaus Luftfahrt e. V., Jan Greune, S. 52: DyhrGrieshaber, Florian Riegel S. 55: Bauhaus Luftfahrt e. V., Jan Greune, S. 56: Jan Greune, istockphoto (Savaryn, porcorex) Autoren /Authors Konzept, Layout, Grafiken /Concept, layout, graphics Dr. Valentin Batteiger Sascha Kaiser Dr. Kay Plötner Jutta Dyhr Gerd Grieshaber GbR, Neufahrn, www.dyhrgrieshaber.de Julian Bijewitz Ulrike Kluge Florian Riegel Druck /Print Dr. Kai-Daniel Büchter Dr. Lily Koops Dr. Arne Roth Kessler Druck + Medien GmbH & Co. KG, Bobingen Dr. Christian Endres Dr. Holger Kuhn Raoul Rothfeld Dr. Christoph Falter Dr. Jos Lehmann Dr. Arne Seitz Auflage /Circulation Anaïs Habermann Ivana Matkovicććć Dr. Andreas Sizmann 700 Exemplare/700 copies Dr. Alexander Heußner Markus Nickl Marcia Urban Prof. Dr. Mirko Hornung Insa Ottensmann Patrick Vratny Aus Gründen der Lesefreundlichkeit verzichten wir auf die explizite Nennung der weiblichen Form. Moritz Höser Annika Paul Wenn zum Beispiel von Mitarbeitern die Rede ist, sind selbstverständlich auch die Mitarbeiterinnen Dr. Jochen Kaiser Fabian Peter gemeint.

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