自2016年起，西门子与空客公司一直在合作研发面向领域的混合动力电力推进系统。CityAirbus是采用这些技术的开创性飞机之一；它是一架针对城市空中交通的特殊需求而设计的验证机，具有性意义。CityAirbus计划将于今年晚些时候实现首飞，它已实现一个重要的里程碑：地面测试已经开始。
在位于德国奥托布伦的测试中心，空客公司项目经理Martin Nüsseler先生、空客公司直升飞机业务部CityAirbus项目负责人Marius Bebesel和西门子电动飞机业务部负责人Frank Anton博士接受了我们的专访，与我们分享这个振奋人心的项目。
Nüsseler先生，Anton博士，我们面前的这个东西究竟是什么？
Nüsseler：我们面前的这个东西是“铁鸟”CityAirbus。CityAirbus是一架针对城市交通而设计的电动多旋翼飞行器。这只“铁鸟”的使命是对整个推进系统进行端到端测试。它包含电池、配电系统和电力推进装置，可通过自主飞行控制系统，在闭环控制回路中进行操作。在这个全系统测试台上，我们正在操作并验证整个系统的动态性能，包括电气、散热和机械等方面。这套装置配备西门子电力传动单元，它连接至模拟实际螺旋桨负荷的负载电机上。这是CityAirbus迈向首飞途中的重要里程碑，首飞计划将于今年晚些时候进行。
在将动力系统安装到CityAirbus中之前，
它必须在地面实现可靠运行并通过严格测试。
在全系统测试台上，西门子和空客公司正在操作并验证整个系统的动态性能，包括电气、散热和机械等方面。
探：Martin Nüsseler、Frank Anton和Marius Bebesel（从左至右）在CityAirbus测试中心。
除用于驱动包端螺旋桨的电机之外，西门子还开发了变频器和电力管理系统。
Anton：这里你看到的8台电机，构成了动力系统，每台电机的大功率为200kW，它们是专门针对这个特定应用而设计的。它们的扭矩密度高达30Nm/kg，这实际上刷新了纪录。换句话说，这些重量不足50公斤的电机，可以产生1500Nm的额定扭矩。除电机之外，西门子还提供了变频器和电力管理系统。顺便说一下，我们在很短时间内完成了动力系统的交付。从初的构思，到终的原型，我们仅用9个多月时间就完成了。这无疑归功于我们兢兢业业的团队，以及强大的数字化工具，特别是来自PLM的SimcenterTM，这是电动飞机业务部在研发工作中通常使用的工具。
您可否详细谈谈CityAirbus及其应用领域？另外，对于电动飞机的未来，这个项目有何重大意义？
Nüsseler：由电池供能的CityAirbus是一种城市空中交通工具。在拥堵的特大城市，它能以高达120公里的时速，安全、快速地运送多4名乘客，而不产生任何局部排放，并且运营成本较低。典型的飞行目的地包括机场、火车站或摩天大厦的楼顶。初期，CityAirbus将由飞行员驾驶，不过，自主飞行的无人飞机亦在计划之中。
Anton：由4个涵道螺旋桨传动装置构成的创新配置，地提高了系统安全性，并确保降低噪声。不论何种情况下，将交通拓展至“第三维度”（即：空中）的好处是，电机比常规发动机更安静，且低排放。这种应用充分利用了电动交通的各种优势，然而，这只是其中一小部分。CityAirbus必须垂直起飞和降落，并且能够在各个方向上机动飞行。此外，它没有滑翔机翼。这意味着，它的起飞动力必须*来自动力系统。它的动力系统采用大扭矩电机，这是实现这种应用的理想解决方案。
它什么时候可以载人飞行？首飞计划的下一步是什么？
Bebesel：我们计划在今年年中把推进系统实体集成到验证机中。CityAirbus的初始结构已经生产完毕，现在正在装配。要实现飞机量产，还必须进一步优化配置，以满足城市空中交通要求，并提高商业盈利能力。在2025年之前，技术上将可实现产品商业化，但这取决于，这种城市空中交通在公众接受度、基础设施建设和法规制定等方面的进展。
Anton：我们在这个项目中的工作，展示了利用电动飞机来补充城市交通的技术可行性。我们希望，对验证机的飞行测试可以支持我们获得机型认证，同时也激发公众对这一概念的热情。
直到近，停泊在港口的船只都需要利用柴油发电机来为船上的电网供电。现在，西门子的解决方案能为船只提供岸电。这样一来，货船和游轮就无需使用自己的发电机，而这也意味着它们在当地将不再产生气体排放或制造噪音。这个解决方案的应用案例位于德国的库克斯港。它正在帮助一座风机制造工厂减少自己的碳排放。
在市场中，大约90%的货物都由船只运输，而大多数船只都由柴油发电机提供电力。但是，它们不仅会在海上产生排放，停靠在码头时也需要电力。这就是*每个码头都在运作船用发电机的原因——为货船、游轮或渡船供电。但是，这也导致了大量二氧化碳、氮氧化合物和颗粒物的排放。因此，许多港口运营方决定设法消除随这些供电行为而来的空气与噪音污染。此外，越来越多的航运公司也希望变得更加环境友好。因此，它们开始让自己的船只使用岸电。
将二氧化碳排放减半
德国汉堡市西部的库克斯港北海码头内的一座新设施就是一个很好的例子。它于2018年5月25日投运。在这里，船只可以关闭柴油发电机并接入由西门子开发的岸电基础设施Siharbor来获得电力。Siharbor可提供一个定制的货船电缆馈线系统，使用来自公共电网的电力为船只供电。
西门子的这项技术已在吕贝克和汉堡阿尔托那应用。它可以避免在当地产生气体排放和噪音污染。位于库克斯港的这座设施由当地电力公司EWE Netz GmbH为一个德国北部的港口基础设施公司下萨克森州港口公司（NPorts）建设，主要的服务对象是滚装船。这类船只的货物通常由专门的牵引车直接进出货舱装卸。
西门子歌美飒可再生能源公司（西门子歌美飒）是的风电供应商之一。由于公司在库克森港设施附近建设的风机制造工厂近期投运，它将成为这个系统的主要用户。西门子歌美飒将利用岸电基础设施为风机零件的运输供电，这些零件将送往它位于英国赫尔的姐妹工厂。
如此一来，零件运输带来的排放将大大减少。“如果我们假设每条船每周在库克斯港停靠24小时，它的柴油发电机将会排放高达359吨的二氧化碳。”西门子负责基础设施领域的销售工程师Thomas Kopel表示。“但是，有了岸电，根据能源种类的不同，整体二氧化碳排放量会大大减少。例如，根据欧盟能源组合标准，每条船的二氧化碳排放量大约为170吨，比原来减少了超过一半。当然，如果利用可再生能源发电会为理想，那样二氧化碳排放量将会降到零。”
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为了保持船上设施和高压交流系统正常运转，当船只停泊时，它们依然会燃烧燃料。因此，汉堡港口需要依靠由Siharbor提供的可持续的电力供应。
低压转换器
Siharbor岸电系统的装机容量为630千瓦。它包含一个换流站（SIPLINK）和一个电缆馈线系统。馈线系统还带有一根可连接船体的传输线。供电系统沿码头移动至目标船，而它的电缆则排布在海堤内一个覆盖着钢板的沟渠里。一只机械臂会将电缆传递到船上，然后电缆会通过插头连接至船上电网。
整个岸边连接设施都可以从船上远程遥控，*不需要额外人力。此设施还能根据潮汐情况自动调整机械臂的高度以将电缆从合适的高度传递到船上。在库克斯港，根据潮汐的情况和船的负荷水平，这个高度的差距可达到12米。
由Siharbor转换的电力可立即被船只使用。当然，这些船只需要和电缆对应的连接方式。连接成功后，公用电网提供的50赫兹电力将转换为换流站所需的60赫兹的电力。“大约有75艘船使用60赫兹的船上电网。”Kopel说，“在美国之外，电网通常都以50赫兹的频率运作。这就是为什么低压转换器是我们技术的核心。”
复杂的系统
“变压器，转换器和开关设备，在Siharbor系统里的西门子技术是我们的业务核心。由于主要组件之间的联动，我们可以很好地控制在不同项目中大小不同的技术风险。”负责Siharbor业务拓展的Knut Marquart表示。
Marquet认为这种系统还未在普及的原因有几点。“除加州以外，目前其他国家或地区都还没有制定任何针对岸电基础设施的政策和规范。但是，此领域前景可期，而我们已经通过科技占据了一席之地。”
举例来说，在库克斯港，安装Siharbor系统的主要原因是港口运营方要求减少船只产生的噪音。在汉堡阿尔托那，Siharbor系统在2016年投运，此后，停靠在港口的游轮开始与之相连。这个解决方案至今仍是的，*一例。AIDA游轮公司发回的数据显示，使用Siharbor解决方案后，船只的燃料消耗量大约是1.2吨/小时。
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政经两界的代表为库克斯港Siharbor岸电基础设施举行投运仪式
广泛的应用
“Siharbor可以满足来自港口运营方、船主、船坞和供电机构的广泛的需求，”Marquart表示。“它可以安装在每个港口和每个锚位上，还可以根据任何船只种类的任何电力需求进行调节。”
Marquart也发现了其它领域内的商机。“转换器、开关和变压器的组合也适用于许多其它领域内的应用，”他说。“从原则上来讲，它在任何需要电网之间相互连接的领域内都可以应用。”类似的系统确实已在帮助提高石油与天然气平台的供电安全性并正在进行电网内的电力潮流管理。
