Wasserstoff Flugzeug: Emissionsfreies Fliegen mit Brennstoffzellen-Antrieb
Im Projekt BALIS entwickelt das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) ein Wasserstoff Flugzeug. Dieses Flugzeug soll mit Brennstoffzellen-Antrieb fliegen und eine Leistung von mehr als 1,5 Megawatt haben. Das DLR hat am 21. Januar 2021 den Förderbescheid über 26 Millionen Euro vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur erhalten.
Wasserstoff als Kraftstoff für emissionsfreies Fliegen
Mit der Entwicklung des ersten Flugzeugs mit Brennstoffzellen-Antrieb geht das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) einen wichtigen Schritt in Richtung emissionsfreies Fliegen mit Wasserstoff. In allen Verkehrsträgern ist Wasserstoff als Treibstoff einsetzbar. Mit dem Wasserstoff-Flugzeug soll die emissionsfreie Luftfahrt möglich werden. Wie Steffen Bilger, der Parlamentarische Staatssekretär beim Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur, bei der Übergabe des Förderbescheids über 26 Millionen Euro betonte, ist die Umstellung der Mobilität auf CO2-freie und CO2-arme Kraftstoffe in diesem Jahrzehnt das Ziel.
Das DLR-Institut für Technische Thermodynamik in Stuttgart erhielt den Förderbescheid im Rahmen einer digitalen Veranstaltung am 21. Januar 2020. Beim Bau des Wasserstoff-Flugzeugs mit Brennstoffzellen-Antrieb liegt der Fokus auf Arbeitsplätzen und Wertschöpfung in Deutschland. Das DLR gehört zu den Pionieren in der Entwicklung und Anwendung von Brennstoffzellen. Es verfügt über Erfahrung und Know-how aus langjähriger Forschungsarbeit.
Wasserstoff-Antrieb in der Luftfahrt
Das Projekt BALIS verfolgt das Ziel, ein Wasserstoff-Flugzeug mit einem Brennstoffzellen-Antriebsstrang und einer Leistung von mehr als 1,5 Megawatt zu entwickeln und zu erproben. Es soll sich um ein Regionalflugzeug mit 40 bis 60 Sitzen und einer Reichweite von 1.000 Kilometern handeln. Das DLR baut dafür einen Teststand auf, der das erforderliche Gesamtsystem mit kompletter Hardware und Infrastruktur abbildet. Es umfasst:
– Brennstoffzellensystem
– Elektromotor
– Wasserstofftanks
– Steuerungs- und Regelungstechnik.
Die flexible und komplexe Testumgebung ermöglicht Forschungs- und Entwicklungsarbeiten unter verschiedenen Rahmenbedingungen des Luftfahrtbereichs.
Der Direktor des DLR Instituts für Technische Thermodynamik, Prof. André Thess, erklärt, dass dieses Wasserstoff Flugzeug das erste Demonstrationssystem der Leistungsklasse von 1,5 Megawatt ist und dass das DLR eine optimale Betriebsweise erarbeitet. Gemeinsam mit Partnern aus Wissenschaft und Industrie will das DLR das Wasserstoff Flugzeug im nächsten Schritt zur Anwendung bringen. Das Brennstoffzellen-Antriebssystem soll zuerst in der Luftfahrt eingesetzt werden. Es eignet sich auch für den Schwerlastverkehr und ist später auch in großen Nutzfahrzeugen, in Zügen und in Schiffen verwendbar.
Neue Generation von Brennstoffzellensystemen im Megawatt-Bereich
Mit dem Wasserstoff Flugzeug im Projekt BALIS soll eine neue Generation von Brennstoffzellensystemen entwickelt werden. Zumeist liegt die modulare Leistung der kommerziell verfügbaren Brennstoffzellensysteme bei 100 bis 200 Kilowatt. Die Kombination beliebig vieler kleinerer Systeme ist zur Erlangung des Megawatt-Bereichs nicht möglich. Die Technologie gerät an ihre Grenzen. Der Experte für Wasserstoff in der Luftfahrt beim DLR, Josef Kallo, spricht von einer Schallgrenze von 1,5 Megawatt bei der Architektur und Leistungsfähigkeit der heutigen Komponenten von Brennstoffzellensystemen.
Zur Überschreitung dieser Grenze sollen möglichst wenige Brennstoffzellen-Stacks mit hoher Leistung zusammengeführt werden. Um dieses Ziel zu erreichen, sind neue Ansätze und Komponenten erforderlich. Die Herausforderungen für das Wasserstoff Flugzeug mit einer Megawatt-Leistung liegen in der Handhabung von großen Mengen flüssigen Wasserstoffs, im Spannungsniveau, in der optimierten Stromdichteverteilung und der Kopplung zu einem Gesamtsystem.
