Größtes Wasserstoff-Brennstoffzellen-Flugzeug aller Zeiten startet

Mar 16, 2023

In der Automobilwelt werden Batterien schnell zur Energiequelle der Zukunft. Für schwerere Aufgaben reichen sie jedoch einfach nicht aus. Da ihre Energiedichte nur einen Bruchteil der Energiedichte flüssiger Brennstoffe ausmacht, reicht sie dieser Aufgabe einfach nicht aus. In Bereichen wie diesen ist Wasserstoff als sauberer Kraftstoff der Zukunft vielversprechend.

Universal Hydrogen hofft, dass Wasserstoff für die Luftfahrt das leisten kann, was Batterien nicht können. Genau für diesen Zweck hat das Unternehmen flugbereite Brennstoffzellen entwickelt und mit Testflügen zu genau diesem Ziel begonnen.

Erst vor kurzem ist die Batterietechnologie so weit fortgeschritten, dass man vernünftige, brauchbare Elektroautos bauen kann. Selbst wenn man mit einer aerodynamischen Limousine nur ein paar hundert Meilen Reichweite erreichen will, sind in der Regel über tausend Pfund Batterien nötig. Für Flugzeuge, die deutlich mehr Strom verbrauchen als Autos, sind Batterien einfach keine brauchbare Energiequelle. Wasserstoff könnte jedoch eine praktikable Alternative sein, da er eine Energiedichte aufweist, die der von fossilen Brennstoffen ebenbürtig ist. Es kann wie fossile Brennstoffe in Verbrennungsmotoren und Düsentriebwerken verbrannt werden, wobei kein Kohlendioxidausstoß und eine minimale, aber messbare Menge an Stickoxiden entsteht. Noch besser ist, dass es mithilfe einer Brennstoffzelle zur Erzeugung elektrischer Energie verwendet werden kann, bei der nur Wasser als Nebenprodukt entsteht.

Die Energiedichte von Wasserstoff ist hinsichtlich Gewicht und Volumen weitgehend mit fossilen Brennstoffen vergleichbar. Batterien schneiden im Vergleich deutlich schlechter ab. Beachten Sie jedoch, dass sich dieser Vergleich auf den Kraftstoff selbst bezieht und die Speicherinfrastruktur wie die Tanks, die erforderlich sind, um Wasserstoff auf der richtigen Temperatur und dem richtigen Druck zu halten, nicht berücksichtigt.

Aus diesem Grund arbeitet Universal Hydrogen an seinem ersten großen Brennstoffzellen-Flugtest. Das Unternehmen hat kürzlich im Februar Rolltests abgeschlossen, die dazu beigetragen haben, ein spezielles Lufttüchtigkeitszertifikat für sein experimentelles Testflugzeug De Havilland Canada Dash 8-300 zu erhalten. Damit konnte der Erstflug in einer geplanten zweijährigen Testreihe durchgeführt werden.

Traditionell ist die Dash 8-300 ein regionales Turboprop-Flugzeug, das je nach Konfiguration etwa 50 Passagiere befördern kann. In diesem Fall hat Universal Hydrogen das Flugzeug jedoch stark modifiziert und einen seiner Motoren durch einen Elektromotor des Luftfahrtunternehmens MagniX ersetzt. Der Motor wurde von einer Wasserstoff-Brennstoffzelle der Megawattklasse mit Strom versorgt, außerdem war das Flugzeug mit zwei Wasserstofftanks ausgestattet, die insgesamt 30 kg Treibstoff fassten.

Für seinen ersten Live-Test erhob sich das Flugzeug mit dem Spitznamen Lightning McClean für einen fünfzehnminütigen Flug in die Lüfte. Es erreichte eine Höhe von 3.500 Fuß über dem Meeresspiegel. Die Brennstoffzelle lieferte während des Fluges bis zu 800 kW Strom, wobei Wasserdampf die einzige Abgabe an die Atmosphäre war. Im Test wurden ca. 16 kg Treibstoff verbraucht.

Natürlich ist die Luftfahrt ein bekanntermaßen konservatives Geschäft, weshalb das Flugzeug zu diesem frühen Zeitpunkt nur mit einem einzigen wasserstoffbetriebenen Motor betrieben wurde. Der andere standardmäßige Pratt-and-Whitney-Turboprop der Dash 8 lief während des Fluges. Irgendwann drosselte die Besatzung jedoch den Turboprop fast auf das Minimum, und das Flugzeug flog fast ausschließlich mit Brennstoffzellenantrieb. Vorerst handelt es sich bei den Testflügen um eine Low-Stakes-Demonstration der Wasserstoffluftfahrt. Allerdings ist es wichtig, bei Tests wie diesen Daten zu sammeln, um die Wasserstoffantriebe so weit zu bringen, dass sie als flugtaugliche Komponenten zertifiziert werden können.

Obwohl es noch am Anfang steht, hat Universal Hydrogen einen klaren Plan für die Zukunft von Wasserstoff in der Luftfahrt. Seine Tests dienen nicht nur der Demonstration eines wasserstoffbetriebenen Antriebssystems, sondern auch der Vorstellung des Unternehmens, wie seiner Meinung nach auch Wasserstoffflugzeuge betankt werden sollen.

Universal Hydrogen plant nicht, dass Flughäfen neue Wasserstofftanks und Betankungsinfrastruktur installieren. Stattdessen setzt es in seinen Flugzeugen eigene „Wasserstoffmodule“ ein. Bei diesen standardisierten Modulen handelt es sich im Wesentlichen um große Wasserstoffkartuschen, die das Unternehmen mit Nespresso-Pads vergleicht. Die Idee dahinter ist, dass sie problemlos über die bestehende Fracht- und Logistikinfrastruktur des Flughafens verwaltet werden können. Die Module können einfach in den Rumpf eines Flugzeugs geladen und an Bord angeschlossen werden. Aus Sicht des Unternehmens bedeutet diese Methodik, dass jeder Flughafen auf der Welt automatisch „wasserstofffähig“ ist.

Die Klärung der Betankungsfrage ist auch für die zukünftigen Ziele von Universal Hydrogen von entscheidender Bedeutung. Das Unternehmen hat bereits fast 250 Aufträge von 16 Kunden zur Nachrüstung bestehender Flugzeuge mit seiner Wasserstoff-Antriebstechnologie in seinen Büchern. Das Unternehmen rechnet damit, bereits im Jahr 2025 mit der Auslieferung dieser Aufträge im Wert von über 1 Milliarde US-Dollar zu beginnen. Das mag ein hochgestecktes Ziel sein, wenn man bedenkt, dass das Unternehmen noch keine weitreichenden Zulassungen für seine Technologie erhalten hat. Allerdings ist es ein großer Vertrauensbeweis etablierter Fluggesellschaften, dass die Auftragsbücher des Unternehmens bereits überfüllt sind.

Obwohl der erste Testflug ein Erfolg war, gibt es für Universal Hydrogen noch viele Hürden zu überwinden. Das Unternehmen muss für seine Technologie Genehmigungen der FAA und anderer relevanter Behörden auf der ganzen Welt einholen. Um dies zu erreichen, muss nachgewiesen werden, dass die Hardware den anspruchsvollen Zuverlässigkeitsstandards entspricht, die in der Luftfahrtwelt erwartet werden.

Darüber hinaus müssen auch die Probleme rund um die Speicherung, den Transport und die Produktion von Wasserstoff bearbeitet werden. Die Module des Unternehmens sind eine großartige Idee, aber ihre aktuellen Lösungen müssen skaliert werden, um alles zu bewältigen, was über die kürzesten Flüge hinausgeht. Was das Gewicht angeht, hat Wasserstoff zwar eine hohe Energiedichte, aber vom Volumen her ist er nur ein Viertel so dicht wie Kerosin. Dies könnte sich negativ auf die Nutzlast wasserstoffbetriebener Flugzeuge auswirken. Auch die Produktion ist ein Problem. Wasserstoff durch eine Brennstoffzelle laufen zu lassen mag zwar sauber sein, aber die Herstellung des Wasserstoffs kann an sich schon ein ziemlich schmutziger Prozess sein. Methoden zur Herstellung von grünem Wasserstoff mit sauberem Strom sind der Schlüssel dazu, ihn zu einer nachhaltigeren Option zu machen, als noch mehr Dinosauriersaft auszugraben.

Es scheint unwahrscheinlich, dass sich Wasserstoff als gängiger Automobilkraftstoff durchsetzen wird. Dennoch bieten Batterien immer noch keine praktikable Lösung für Schwerlastanwendungen wie Lastkraftwagen, Züge und Flugzeuge. Bis etwas Besseres kommt, ist Wasserstoff wahrscheinlich immer noch die beste Wahl, um die Emissionen dieser Industrien zu beseitigen. Um dies in den kommenden ein oder zwei Jahrzehnten Wirklichkeit werden zu lassen, bedarf es nur einer Menge harter Arbeit und Ingenieurskunst.