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Wie Wasserstoff die Luftfahrt revolutionieren könnte

Womit werden Flugzeuge in Zukunft angetrieben? Die Luftfahrt-Branche wartet auf nichts weniger als eine Revolution. Die braucht sie dringend, um klimaneutral zu werden. Die derzeit gängigen Alternativen zu Kerosin sind Strom und Wasserstoff. Warum Elektro-Flugzeuge nur bedingt als Alternativen taugen, hat uns Luftfahrt-Experte Tobias Grosche vergangene Woche erklärt. Aber was ist mit Wasserstoff? Der Aviation-Professor an der Hochschule Worms erörtert im Gespräch mit Business Insider die beiden Möglichkeiten, Wasserstoff für den Flugzeugvortrieb zu nutzen.

Zum einen kann man Wasserstoff zusammen mit Luft im Triebwerk verbrennen. Dabei entstehe laut Grosche kein CO2, sondern nur Wasserdampf und andere Verbrennungsgase in minimaler Menge. Zum anderen könne man Wasserstoff in Elektrizität umwandeln. Dafür brauche man eine Brennstoffzelle, die Wasserstoff und Sauerstoff dafür nutzt, Strom zu erzeugen. Das Flugzeug wäre in der Folge leiser und es gäbe keine Kondensstreifen. Allerdings sei diese Technologie teuer und die Brennstoffzelle würde für zusätzliches Gewicht sorgen.

Wasserstoff braucht mehr Platz als Kerosin – aber woher nehmen?
Grundsätzlich sieht Tobias Grosche für beide Konzepte noch technische Hürden. Die eine Herausforderung betrifft die Infrastruktur am Boden; also die Tanks, Leitungen und die Art und Weise der Flugzeugbetankung – alles im Moment noch nicht eingestellt auf Wasserstoff. Die andere ist eine Frage des Designs: Wie kann, wie muss ein Flugzeug aussehen, das Wasserstoff benutzt?

„Es wird am Ende eine Frage des Platzes sein“, so Grosche. „Mit dem herkömmlichen Design des Flugzeugs wird es nicht klappen, denn Wasserstoff braucht mehr Volumen als Benzin und muss deshalb entweder komprimiert oder auf unter minus 200 Grad gekühlt werden.“ Grosche vermutet, dass man den Wasserstoff in kugel- oder zylinderförmigen Tanks mitnehmen muss. Die passen entweder in den Rumpf eines Flugzeuges (was Kapazität entweder von Passagieren oder Fracht reduzierte) – oder das Flugzeug muss anders designt werden. Nimmt man den Wasserstoff im Rumpf mit, so wie Airbus das mit einem der Flugzeuge aus der Wasserstoff-Konzeptreihe „ZEROe“ plant, wäre die Kapazität der Flugzeuge begrenzt. Außerdem wären die Reichweiten von Langstrecken-Flugzeugen mit herkömmlichen Antrieben wie dem Airbus A350 oder einer Boeing 747 nicht realisierbar.

Flugzeugbauer, Airlines, Flughäfen: Alle arbeiten gerade an Konzepten für eine Wasserstoff-Infrastruktur
Während Boeing sich bislang noch nicht zu einer Technologie bekannt hat, setzt Airbus mit seinem Konzept „ZEROe“ klar auf Wasserstoff – zumindest in der Theorie, so Grosche. „Beide Flugzeugbauer setzen vor allen Dingen darauf, die bestehenden Flugzeuge immer effizienter zu machen.“ Auch die Airlines wissen, dass sie sich nicht bis zu einer möglichen Fertigstellung eines Wasserstoff-Flugzeugs 2035 zurücklehnen können. Deshalb setzt die Branche bis dahin in erster Linie auf den Einsatz von nachhaltigen Kraftstoffen.

Die mögliche Umstellung auf Wasserstoff bringt ganz neue Geschäftsfelder mit sich. Wasserstoff erfordert eine andere Infrastruktur als fossile Kraftstoffe. Tobias Grosche weist zum Beispiel auf das amerikanische Unternehmen „Universal Hydrogen“ hin, das Wasserstoff in einem Behälter liefern kann, der ähnlich wie ein Frachtcontainer in Flugzeuge eingebaut werden kann.

Selbst wenn Airbus 2035 tatsächlich sein erstes Wasserstoff-Flugzeug auf den Markt bringt, sagt Tobias Grosche, werde es noch lange dauern, bis Airlines ihre Flotten vollständig umgestellt haben. Denn: Ein Flugzeug habe eine Lebensdauer von 20 bis 30 Jahren. Ob die Luftfahrt bis 2050 also wirklich CO2-neutral fliegen kann, bleibt nach wie vor ein Wettlauf gegen die Zeit. Außerdem weist Grosche darauf hin, dass Wasserstoff teuer und begrenzt ist – auch die ökonomische Perspektive ist für die Airlines, Stand heute, also noch herausfordernd. Quelle: ‘BusinessInsider‘.

Neuer Anlauf für Wasserstoffflugzeuge

Im Luftfahrtsektor ist Wasserstoff schon lange als Alternativkraftstoff im Gespräch, insbesondere weil er so leicht ist. Es war aber immer klar, dass eine weltweite Umstellung auf einen anderen Energieträger als Kerosin schon wegen des damit verbundenen Infrastrukturumbaus schwer zu bewerkstelligen ist. Trotzdem will man das Thema jetzt ernsthaft angehen, insbesondere im Hause Airbus. Der Flugzeugbauer kündigte im September 2020 an, ein Wasserstoffflieger solle „bis 2035 marktreif“ sein. Aber auch viele andere Unternehmen arbeiten an der Realisierung eines sauberen Flugverkehrs.

Der europäische Flugzeugbauer Airbus präsentierte unter dem Projekttitel ZEROe drei verschiedene Konzepte, von denen jedes einen anderen Ansatz verfolgt, um die Dekarbonisierung der Luftfahrtindustrie voranzutreiben. Für Kurzstrecken entwarfen die Luftfahrttechniker eine Propellermaschine (Turboprop), die für hundert Passagiere und 1.000 nautische Meilen ausgelegt ist. Das zweite Konzept, die Turbofan-Konstruktion, ist für 120 bis 200 Passagiere gedacht und soll eine Reichweite wie die von Transkontinentalflügen (mehr als 2.000 nautische Meilen) ermöglichen. Als Antriebsaggregat wird bei beiden Konzepten eine modifizierte Gasturbine eingesetzt. Der benötigte flüssige Wasserstoff wird in Tanks, die sich hinter dem hinteren Druckschott befinden, gespeichert. Deutlich futuristischer kommt das Blended-Wing-Body-Modell daher, das zwar auch 200 Passagiere transportieren können soll, mit seinen gleitend in den Flugzeugrumpf übergehenden Tragflächen aber eher an einen Stealth-Bomber als an ein ziviles Flugzeug erinnert. Dieses außergewöhnliche Design eröffne mehrere Optionen für die Anordnung von Kabine und Kraftstofftanks, heißt es.

Gegenüber der französischen Tageszeitung „Le Parisien“ erklärte Guillaume Faury, Vorstandsvorsitzender von Airbus, man befinde sich noch in einem frühen Stadium. Die Entwicklung werde noch viele Jahre in Anspruch nehmen. Diese Modelle seien die „weltweit ersten kommerziellen, klimaneutralen Zero-Emission-Flugzeuge“, und man peile eine Inbetriebnahme im Jahr 2035 an. Er rief Politik und Wirtschaft zu einem gemeinsamen Kraftakt auf: „Der Übergang zu Wasserstoff als primäre Energiequelle für diese Konzeptflugzeuge erfordert ein entschlossenes Handeln des gesamten Luftfahrtökosystems. Mit der Unterstützung von Regierung und Industriepartnern können wir uns der Herausforderung stellen, erneuerbare Energien und Wasserstoff für die nachhaltige Zukunft der Luftfahrtindustrie in großem Maßstab zu nutzen.“

Insbesondere für den Umbau an den Flughäfen sei die Unterstützung durch die Regierungen entscheidend. Wenn die finanziellen Mittel für Forschung und Digitalisierung aufgestockt würden, so Faury, könnten die Fluggesellschaften ältere, weniger umweltfreundliche Flugzeuge „früher aus dem Verkehr ziehen“. Turbine oder Brennstoffzelle? Wenige Tage vor der Präsentation hatte Airbus die Frage aufgeworfen, welcher „saubere“ Energieträger in ausreichendem Maßstab für die Luftfahrtindustrie hochskaliert werden könne. Quelle: ‘HZwei-Blog‘.

Geld von Bill Gates und Jeff Bezos für Wasserstoff-Flugzeug

Das Startup ZeroAvia will bis 2023 serienreife Technik für Wasserstoffantriebe liefern können. Nun hat ZeroAvia eine weitere Finanzierungsrunde abgeschlossen. Das kalifornische Startup ZeroAvia, das wasserstoffbetriebene Antriebssysteme für Flugzeuge entwickelt, bekommt in einer Finanzierungsrunde Geld von Fonds, in die Microsoft-Mitgründer Bill Gates und Amazon-Chef Jeff Bezos involviert sind. 21,4 Millionen US-Dollar seien in einer Finanzierungsrunde zusammengekommen, an der Gates’ Breakthrough Energy Ventures und Bezos’ Amazon Climate Pledge Fund beteiligt sind, heißt es in einer Mitteilung. ZeroAvia ging außerdem eine Partnerschaft mit British Airways ein und erhielt von der britischen Regierung eine Genehmigung für eine neue Finanzierung um weitere 16,3 Millionen US-Dollar, teilte das Startup mit. Es habe somit seit seinem Bestehen knapp 50 Millionen US-Dollar Investments eingesammelt.

20 Sitze, 800 Kilometer
ZeroAvia will ab 2023 Antriebsstränge für Jets mit bis zu 20 Sitzen und 800 Kilometern Reichweite auf den Markt bringen. Mit dem frischen Geld könne es die Entwicklungsarbeiten beschleunigen, teilt ZeroAvia mit. Derzeit zeigten sich gut zehn Airlines interessiert an der Technik des Unternehmens. Bis 2026 sollen Flugzeuge für 80 Passagiere und 800 Kilometer und bis 2030 für 100 Passagiere und 1600 Kilometer Reichweite mit der Wasserstoff-Technik ausgerüstet werden können, lautet die Ziele.

Jets, die mit Brennstoffzellen betrieben werden, will auch Airbus bauen. Der Flugzeughersteller hat dafür kürzlich eine Kooperation mit dem deutschen Automobilzulieferer Elring Klinger geschlossen. Im Rahmen des Projekts ZEROe soll bis 2035 das erste emissionsfreie kommerziell betriebene Flugzeug fertig sein. Ein reiner Batterieantrieb stoße in der Luftfahrt auf längeren Distanzen oder für größere Flugzeuge wegen der eingeschränkten Leistungsdauer und des Gewichts an seine Grenzen, wirbt Elring Klinger für seine Technik. Brennstoffzellen seien hingegen eine leistungsfähige Alternative. Quelle: ‘Heise.de‘.

Airbus will in 15 Jahren klimaneutral fliegen

Der europäische Flugzeugbauer plant das erste zivile Großraumflugzeug, das mit einem ziemlich neuartigen Treibstoff fliegt – Wasser. Und Airbus-Konzernchef Guillaume Faury nannte das Jahr 2035 als Zeithorizont. In den nächsten fünf Jahren werde die Technologie entwickelt. Die Suche nach Produzenten und Zulieferern nehme zwei weitere Jahre in Anspruch, und ab 2027 würden das Wasserstoffflugzeug wie auch die gewaltige Infrastruktur auf dem Boden gebaut.

Airbus hat schon verschiedentlich Ankündigungen gemacht, die sich als etwas vorschnell erwiesen – etwa der Bau eines kommerziellen Elektrofliegers aufgrund des Versuchsmodells E-Fan. Ein Wasserstoffantrieb würde ebenfalls kein Kohlenstoffdioxid (CO2) freisetzen und damit klimaneutrales Fliegen ermöglichen. Faury gab sich am Montag zuversichtlich: “Ein CO2-freies Flugzeug zu entwickeln erfordert keinen größeren Technologiesprung.” Der Antrieb kommt schon heute bei anderen Himmelsflugkörpern wie den Trägerraketen Ariane zum Einsatz. Die Sicherheit in einem Flugzeug dürfte im gleichen Maß gewährleistet sein.

Gravierender ist die Gewicht- und Platzfrage. In einem Flugzeug müssten die Brennstoffzellen und vor allem der flüssige Wasserstoff ungefähr das hintere Drittel des Rumpfes einnehmen, erklärte Faury. Deshalb kämen nur Kurz- und Mittelstrecken mit bis zu 200 Passagieren in Betracht. Sie könnten Distanzen innerhalb Europas, aber zum Beispiel nicht über den Atlantik fliegen. Faury geht davon aus, dass die neue Technologie 50 Prozent des Flugverkehrs abdecken könnte. Oder noch mehr, wenn es für Langstreckenflieger einmal Hybridlösungen geben sollte. Der Airbus-Chef sagt es nicht ausdrücklich, aber infrage für das erste Wasserstoffflugzeug käme vorab der Nachfolger des Airbus-Verkaufsschlagers A320 – heute der meistverkaufte Flieger der Welt, noch vor Boeings historischem Blockbuster B737. Daneben prüft Airbus offiziell zwei weitere Wasserstoffmodelle: ein Regionalflugzeug mit Propellerantrieb sowie den futuristisch anmutenden “Nurflügler”, dessen – fensterloser – Passagierraum fließend in den einzigen Dreiecksflügel übergeht.

Zukunftsmusik? Nicht für die Luftfahrtindustrie. Sie ist zum Handeln gezwungen, nachdem sie von der Corona-Krise überaus hart getroffen worden ist. Airbus hat seine Flugzeugproduktion zum Beispiel um 40 Prozent gesenkt, und sein Aktienkurs hat sich von 138 auf 66 Euro halbiert; Boeing geht es noch schlechter. Japan, China und Südkorea entwickeln dagegen mit Volldampf eigene Wasserstoffprojekte. Faury klingt deshalb sehr entschlossen. Der 52-jährige Franzose hat sich in wenigen Monaten zu einer revolutionären Technologie – eben dem Wasserstoffantrieb – durchgerungen, welche die Luftfahrt zuvor jahrelang als “unmögliche Mission” von sich geschoben hatte.

Nun hält Faury auch die Finanzierung des Wasserstofffliegers – mit einem Kostenpunkt von “mehreren Milliarden Euro” – für realistisch. Deutschland und Frankreich, die beiden wichtigsten Partner des heute mehrheitlich privaten Airbus-Konzerns, haben unlängst neun beziehungsweise sieben Milliarden Euro für die generelle Entwicklung der Wasserstofftechnologie in Aussicht gestellt. Diese Mittel fließen allerdings nicht nur in die Luftfahrt – und dort auch nicht nur in die neuen Flieger. Die Flughäfen benötigen selbst eine riesige Zusatzinfrastruktur mit Ladestationen und vermutlich ganzen Pipelines, die den Flüssigwasserstoff herbeischaffen.

Klimafreundlicher Wasserstoff

Und vor allem soll der so klimafreundliche Wasserstoff – der nicht einmal einen Dunstschweif hinter dem Flugzeug zurücklässt – selbst auch klimafreundlich produziert werden. Heute wird Wasser noch zu 80 Prozent mittels fossiler Energien wie Gas, Öl oder Kohle in Wasser- und Sauerstoff getrennt. Solange der neue Flugzeugantrieb nicht selbst durch erneuerbare oder Kernkraftenergie genährt wird, bleibt der Traum vom CO2-freien Fliegen unrealisiert. Und die von den Klimaaktivisten angeführte Flugscham nicht völlig erledigt. Aber bis 2035 ist ja noch etwas Zeit. Quelle: ‘Der Standard‘.

Wasserstoff in der Luftfahrt

Lange war Wasserstoff nur ein Forschungsthema, doch jetzt will die Branche das Gas ernsthaft zum Ersatz für Kerosin machen. Die Coronakrise könnte den grünen Wandel beschleunigen. Mitte Juni am britischen Flughafen Cranfield: Eine Gruppe Zuschauer in gelben Warnwesten steht auf dem Rasen, auch die Feuerwehr hat sich mit zwei Einsatzwagen an der Startbahn postiert. Langsam rollt sie los, die blaue Propellermaschine mit sechs Sitzen, auf zu ihrem ersten Testflug, auf in die Zukunft der Luftfahrt. Das Video vom gelungenen Debüt der Kleinmaschine vom Typ Piper Malibu wird später im Internet die Runde machen. Es ist ein wichtiger Erfolg für das britische Start-up ZeroAvia. Dessen Ingenieure haben der Maschine einen neuen Antriebsstrang verpasst: Statt Kerosin tankt sie Strom. Noch stammt der aus Akkus, aber schon beim nächsten großen Testflug im Herbst sollen ihn Brennstoffzellen aus Wasserstoff erzeugen. „Vor einem Jahr sprachen alle in der Branche noch von Batterien”, sagt Julian Renz, Projektmanager bei ZeroAvia. „Jetzt ist Wasserstoff Mittelpunkt der Diskussionen.” Weltweit investieren Staaten und Konzerne in die Massenproduktion des neuen Energieträgers. Allein Deutschland will neun Milliarden Euro in die Wasserstoff-Wirtschaft stecken, und nun hat auch die Europäische Union eine Wasserstoff-Offensive vorgestellt. Ziel dieser Initiativen ist es, das Gas zum Treibstoff des 21. Jahrhunderts zu machen. Erste Züge und Schiffe fahren schon damit, Stahlwerke und Düngemittelfabriken testen Wasserstoff als neuen Energieträger. „Wasserstoff könnte eine Möglichkeit sein, Luftfahrt emissionsfrei weiterzuführen”, sagt Jochen Kaiser, Leiter für visionäre Flugzeugkonzepte beim Münchner Luftfahrt-Think-Tank Bauhaus Luftfahrt. Quelle: ‘Wirtschaftswoche‘.