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Zukunftsprojekt

Studenten entwickeln Wasserstoff-Flugzeug

Foto: AeroDelft

AeroDelft, ein Team aus Studenten der Technischen Universität im niederländischen Delft, entwickelt zurzeit das erste mit Flüssigwasserstoff und Brennstoffzellen betriebene Flugzeug der Welt. Ende April hat das Team seinen Entwurf vorgestellt.

Die Studenten entwickeln für ihren „Phoenix“ ein Antriebsmodell, in dem Brennstoffzelle und Batterie elektrische Energie bereitstellen, die ein Elektromotor im oberen Teil des Seitenleitwerks in Schub umsetzt. Grundsätzlich sei Wasserstoff als Treibstoff in der Luftfahrt nicht unlogisch, heißt es in einer Pressemitteilung der TU Delft: Wasserstoff sei das leichteste Element und enthalte dreimal mehr Energie pro Kilogramm als Kerosin. Busse und Pkw würden bereits auf diese Art angetrieben, Wasserstoff als Treibstoff für Transportmittel verschiedenster Art sei somit nicht unrealistisch.

Der Wasserstoff wird im Konzept des Studententeams in flüssiger Form an Bord des Flugzeuges gespeichert, da dies viel weniger Platz einnimmt als die gasförmige Lagerung. Die Herausforderung ist, die Flüssigkeit auf -253 Grad Celsius zu kühlen, damit der Aggregatzustand unverändert bleibt. Hierfür ist der Tank des Flugzeugs von einer mindestens 20 Zentimeter dicken Isolierschicht umhüllt. Während des Betriebs reagieren Wasserstoff und Sauerstoff in der Brennstoffzelle zu Wasser, wobei elektrische Energie freigesetzt wird.

Die Risiken, die sich aus den extremen Druck- und Temperaturbedingungen, unter denen der Treibstoff gelagert wird, und seinem hohen Energiegehalt ergeben, stellen die Studenten vor große Herausforderungen. Ob ein Treibstoff-Notablass und eine Pufferbatterie für eine gewisse Reichweite für den Fall des Ausfalls der Brennstoffzelle für eine Zulassung ausreichen, bleibt abzuwarten. Eine weitere Herausforderung, räumt man ein, sei die ökologische Produktion von Wasserstoff, da diese sehr energieaufwendig sei.

Das Team von AeroDelft möchte mit der Präsentation des Flugzeugentwurfs das Potential von Wasserstoff als Treibstoff verdeutlichen. Henri Werij, Dekan der Fakultät für Luft- und Raumfahrttechnik der TU Delft, sagte dazu: „Die Luftfahrtindustrie steht vor einer großen Herausforderung, da nicht mehr allzu viel Zeit bleibt, ökologische Lösungen in die Tat umzusetzen. Dafür ist die Kreativität einer neuen Generation von Ingenieuren nötig, die fest daran glaubt, die Welt verändern zu können. Genau das zeichnet die Stundeten von AeroDelft aus“.

Mit dem Beweis, dass Fliegen mit Wasserstoff sicher und realistisch ist, erhofft sich das Team mehr Engagement und Investitionen für diese Antriebsform in der Luftfahrtindustrie.

14 Millionen Löcher

Die Ingenieure im Team von AeroDelft haben berechnet, dass die erste Version des Flugzeuges in seiner vollen Größe mit einer Tankfüllung eine Reichweite von etwa 2500 Kilometer haben könnte. Das gelinge allerdings nur, wenn das Flugzeug absolut auf Effizienz ausgelegt sei. Aerodynamisch sollen Techniken wie Absaugung der laminaren Grenzschicht zum Einsatz kommen. Der Entwurf sieht vor, dass über 14 Millionen winzige Löcher auf der Tragflügeloberfläche ein Teil der Grenzschicht abgesaugt wird. Dadurch verspricht man sich eine Reduktion des Luftwiderstandes um 15 Prozent.

Das 35-köpfige Team aus 23 Nationen wird am 7. September 2019 eine verkleinerte, unbemannte Version des Flugzeugs zum ersten Mal testen. Einen möglichen Testflug des „echten“ Flugzeugs teminieren die Studenten ambitioniert auf das Jahr 2021.

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