Das bessere Flugzeug ist ökoeffizient: Brennstoffzellen in der Luftfahrt ein Schwerpunkt auf der H2Expo 2011

Der Erstflug der Antares H3 ist für dieses Jahr geplant, 2012 soll der Nachfolger des weltweit ersten pilotengesteuerten, mit Brennstoffzellen betriebenen Flugzeugs (Antares DLR-H2) den Atlantik überqueren.

Der CO2freie Segler aus der Schmiede des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der Lange Research Aircraft GmbH ist nicht nur auf Rekord- sondern auch auf Marktkurs. „Bei Spezialanwendungen, beispielsweise wenn es darum geht, Überwachungsfunktionen zu erfüllen, ist man schon relativ nah dran am Markt“, sagt Prof. K. Andreas Friedrich, Abteilungsleiter am Institut für Technische Thermodynamik des DLR.

Auch die nächste Generation von Verkehrsflugzeugen zielt auf Emissonsminderung und höhere Energieeffizienz. „Brennstoffzellen sind die entscheidende grüne Technik im Flugzeug”, so Barnaby Law, Head Of Integrated Fuel Cell der Airbus Operations GmbH. Bei der H2Expo am 8. und 9. Juni in Hamburg werden Law und Friedrich über den aktuellsten Stand der Forschung berichten. Die 8. Internationale Konferenz und Fachmesse für Wasserstoff, Brennstoffzellen und elektrische Antriebe gilt als Forum für intensiven Wissenstransfer auf diesen Gebieten.

Rund 70 Referenten aus 11 Ländern werden zur Fachkonferenz erwartet, um die neuesten Entwicklungen in Forschung und Anwendung zu erörtern sowie aktuelle Projekte vorzustellen. Weitere Themenschwerpunkte sind neben Luftfahrt auch Schifffahrt, Infrastruktur und elektrische Antriebe. Auf der begleitenden Fachmesse präsentiert die Branche ihre marktspezifischen Produkte und Dienstleistungen.

Als Antrieb für Passagierflugzeuge werden BZ-Systeme auf absehbare Zeit nicht in Frage kommen. Dazu müsste die Leistungsdichte noch „extrem gesteigert werden“, so Prof. Friedrich. „Man kann auf Quantensprünge hoffen, aber nicht darauf setzen.“ Als Ersatz für das Hilfstriebwerk, die Auxiliary Power Unit (APU), ist die Technik aber vielversprechend. Airbus verfolgt einen multifunktionalen Ansatz, bei dem auch Nebenprodukte der Brennstoffzelle wie Wasserdampf, Wärme oder sauerstoffabgereicherte Luft genutzt werden, um die Gesamteffizienz des Flugzeuges zu steigern. „Es geht um mehr als den Ersatz der APU”, sagte Law im Vorfeld der H2Expo. Zum Beispiel könne sauerstoffarmes Gas zur Tankinertisierung verwendet werden – nach einer neuen Richtlinie der US-Luftsicherheitsbehörde FAA darf die Atmosphäre in Kerosin-Tanks nicht entflammbar sein. Auch wird ein flugzeugtaugliches BZ-System, wie von Airbus und dem DLR im Rahmen des Luftfahrtforschungsprogramms Lufo IV entwickelt, den Bodenantrieb künftig emissionsfrei hinbekommen: Noch in diesem Monat soll ein elektrischer Bugradantrieb für einen Airbus A320 zusammen mit Lufthansa Technik in Hamburg getestet werden.

„Wir haben hier ein multidisziplinäres Thema, das massiv in die Architektur des Flugzeugs eingreift”, so Law. Eine anspruchsvolle Integrationsaufgabe, die Dr. Michael Enzinger, Programmleiter Brennstoffzellenentwicklung bei Airbus, gut zur Hälfte als gelöst ansieht: „Technisch ist klar, das ist machbar und sinnvoll.” Für Flugzeuge der nächsten Generation werde das zukunftsweisende BZ-System bereits zur Verfügung stehen. Ziel sei „ein besserer Flieger, der deutlich ökoeffizienter ist”.

Die BZ-Technik ist nah am Markt, dies zeigt sich gerade bei der „Luftfahrt am Boden“. Für das „Ground Support Eqipment“, also Vorfeldfahrzeuge wie Gepäckschlepper, Busse oder Förderbänder, sei Elektromobilität das Zukunftsthema, ob über Batterien oder Wasserstoff und Brennstoffzellen, so Dr. Joachim Wolf. Auf dem Fachkongress will der Vorstandsvorsitzende der Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Initiative Hessen das Thema anwendungsbezogen und mit Schwerpunkt Flughafen Frankfurt angehen. Generell sei der Austausch mit anderen Standorten in der gegenwärtigen Phase der Marktentwicklung entscheidend. „Gesucht werden gemeinsame Anwendungen, um eine Nachfrageposition aufzubauen“, so der promovierte Physiker. Wichtig sei es, zu fokussieren und einen gemeinsamen Nenner finden, ob bei Schlepper- oder Gabelstaplertypen: „So erhalten System- und Infrastrukturanbieter die Chance, auf größere Stückzahlen zu kommen.“

Auf zukunftsfähige Versorgungskonzepte für den Flugbetrieb setze man auch in Japan, China und Korea. Dennoch stünden die deutschen Flughäfen im internationalen Vergleich gut da, gerade, was die technische Reife der Konzepte angehe, so Wolf. Hilfreich sei insbesondere das international viel beachtete Nationale Innovationsprogramm Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NIP), weil es Demoprojekte zum Laufen bringe, „die es sonst nicht gäbe“. So nimmt sich das NIP-Vorhaben BRIST der Integration multifunktionaler BZ-Systeme im Flugzeug an, ein weiterer Leuchtturm mit Titel „Flughäfen“ sei in Vorbereitung.

An Bord von Flugzeugen sind Niedertemperatur PEM-BZ (Polymer-Electrolyte-Membran) laut Prof. Friedrich derzeit erste Wahl: Sie sind technisch relativ ausgereift und mit vergleichsweise hoher Leistungsdichte. Auch werde gegenwärtig bevorzugt, Wasserstoff in Tanks mitzuführen. Auf dem Fachkongress wird auch von alternativen Konzepten zu hören sein. So spricht Dr. Joachim Pasel, Forschungszentrum Jülich, über die jüngsten Entwicklungen auf dem Gebiet der Kerosin-Reformierung. Der Wasserstoff-Gewinnung aus Kerosin durch partielle Dehydrierung widmen sich Präsentationen von Kan-Ern Liew von EADS Deutschland und Dr. Antje Wörner vom DLR.

Vom Zentrum für Angewandte Luftfahrtforschung GmbH (ZAL) wird dessen Geschäftsführer Dr. Andreas Vahl über neueste Entwicklungen der BZ-Technik im Luftverkehr sprechen. Das ZAL mit Partnern wie der Hansestadt Hamburg, Airbus Operations, DLR und der Lufthansa Technik ist die Technologie- und Forschungsplattform am Luftfahrtstandort Hamburg. Dazu gehört auch das renommierte Fuel Cell Lab (FCL) mit seinen Testständen für die luftfahrtbezogene BZ-Forschung.
Das komplette Konferenzprogramm mit den konkreten Themen und allen Referenten ist im Internet zu finden. Weitere Informationen unter www.h2expo.de und www.h2expo.com

Pressekontakt: G. Blickle, Tel.: 040/3569-2442, Fax: -2449, e-Mail.: gudrun.blickle@hamburg-messe.de