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Wasserstoff in der Luftfahrt (2/3) Warum sich Wasserstoff auf der Langstrecke nicht durchsetzen wird

Mit ambitionierten Plänen setzen Politik und Hersteller auf Wasserstoff als Treiber der Energiewende. Die Luftfahrt soll damit deutlich grüner werden. In diesem Teil unserer Hintergrundserie werfen wir einen Blick auf die realistischen Einsatzmöglichkeiten in der Luftfahrt.

Visualisierung zur "Enable H2"-Studie der Cranfield Unversity. © Cranfield Unversity

Von der ewigen Zukunftstechnologie zur energiepolitischen Priorität für die 2020er Jahre. Wasserstoff ist in kurzer Zeit zu einem Hoffnungsträger für die Energiewende geworden. In einer dreiteiligen Serie betrachtet airliners.de die Herstellungs- und Transportarten (1), die Einsatzmöglichkeiten als Energieträger in der Luftfahrt (2) und wie die Etablierung am Markt gelingen soll (3).

Für Josef Kallo steht der gezielten Entwicklung eines kommerziellen Wasserstoff-Flugzeuges technisch nicht mehr viel im Weg: "Die Technologie dafür ist heute grundsätzlich schon verfügbar, es geht jetzt um ein Scale Up", sagt der Wasserstoffexperte am Institut für Technische Thermodynamik des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) gegenüber airliners.de.

Bereits 2016 hat der Professor der Uni Ulm dem weltweit ersten Passagierflugzeug mit Brennstoffzellen-Antrieb als Projektleiter in die Luft verholfen. Seitdem entwickelt er die Technologie der "HY4" weiter. Für ihn die perfekte Plattform, um den Einsatz der Brennstoffzelle in der Luftfahrt zu erforschen.

In der Tat gibt es viele Betätigungsfelder für die Forschung rund um den Klima-Hoffnungsträger in der Luftfahrt. Denn grundsätzlich kann Wasserstoff auf drei verschiedene Arten verwendet werden, um Antriebsenergie für Flugzeuge zur Verfügung zu stellen. Zum einen kann Wasserstoff am Boden dazu genutzt werden, synthetische Treibstoffe herzustellen. Dazu weiter unten mehr.

Bei den zwei anderen Arten wird der Wasserstoff derweil als Treibstoff an Bord mitgeführt und zum Antrieb des Flugzeugs verwendet. Er wird dann entweder in einer relativ herkömmlichen Gasturbine verbrannt oder er reagiert in einer Brennstoffzelle mit Sauerstoff und erzeugt so Strom, der dann wiederum Elektromotoren antreibt. Beides hat Vor- und Nachteile.

Die Technologie für leistungsfähige Brennstoffzellen wird sogar bereits seit Jahrzehnten genutzt und weiterentwickelt. Auch ein verlässliches Triebwerk zur direkten Verbrennung von Wasserstoff zur Schuberzeugung ließe sich zügig aus bestehender Triebwerkstechnologie entwickeln, gibt etwa Rolls-Royce an. Das Problem ist einmal mehr die Lagerung. Im Flugzeug mitgeführter Wasserstoff braucht Platz und das Gesamtsystem aus Tanks und Pumpen ist schwer.

Wasserstoff weist zwar gegenüber Kerosin die dreifach höhere Energiedichte auf; die gleiche Energiemenge wiegt also nur ein Drittel so viel wie Kerosin. Das würde die mögliche Nutzlast eines Wasserstoffflugzeuges bei gleichem Energieeinsatz theoretisch deutlich gegenüber heutigen Modellen erhöhen. Doch es gibt einen Haken. Gasförmig braucht Wasserstoff ein viel zu hohes Volumen um es in Flugzeugen unterzubringen. Aber selbst verflüssigt ist das Volumen immer noch fast viermal so hoch wie das von Kerosin.

Von: Dennis Kazooba

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