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Wasserstoff statt Batterien

Fliegen mit Brennstoffzellen-Antrieb

Erste Elektroflieger stellen ihre Leistung zwar schon unter Beweis – noch aber haben sie alle ein entscheidendes Problem: die Akkus. Bisher ist die Leistungsdichte gängiger Batterien rund 50 Mal geringer als von Kerosin. Das bedeutet, dass ein Elektroflugzeug allein für seine Stromspeicher deutlich mehr Gewicht mitschleppen muss als ein herkömmliches Flugzeug in seinen Tanks.

HY4
Erstflug des Brennstoffzellen-Flugzeugs HY4. © DLR

Brennstoffzelle als Stromlieferant

Doch es gibt eine Möglichkeit, dieses Dilemma zu umgehen: Indem man den Strom erst an Bord erzeugt – durch Brennstoffzellen. Als Treibstoff dient Wasserstoff, der als Gas oder tiefgekühlt in flüssiger Form mitgeführt wird. „Brennstoffzellen benötigen zwar einen separaten Wasserstofftank an Bord, dafür ermöglichen sie eine größere Reichweite bei gleichzeitig hoher Effizienz“, erklärt DLR-Wissenschaftler Josef Kallo.

In der Brennstoffzelle reagiert der Wasserstoff mit Sauerstoff. Aus der dabei freiwerdenden Energie erzeugt sie Strom. Als einziges Abfallprodukt entsteht Wasser. Wird der für die Brennstoffzelle benötigte Wasserstoff mit Hilfe von Strom aus erneuerbaren Energien erzeugt, wäre ein solcher Antrieb komplett emissionsfrei.

HY4: Viersitzer mit Brennstoffzell-Antrieb

Dass ein solcher Wasserstoffantrieb funktioniert, demonstrierte im September 2016 der erste Flug des viersitzigen Brennstoffzellen-Flugzeugs HY4. Der rund 7,50 Meter lange Flieger mit Doppelrumpf besitzt eine Spannweite von gut 21 Metern und kann einen Piloten und drei Passagiere befördern. Die Reichweite der HY4 liegt immerhin bereits bei 750 bis 1.500 Kilometern. Für den nötigen Schub sorgt ein 80 Kilowatt starker Elektromotor, der den Propeller des Flugzeugs antreibt.

Beim Start und bei der Landung liefern Lithium-Polymer-Akkus dem Elektromotor der HY4 zusätzlichen Strom. Damit nutzt dieses Flugzeug im Prinzip einen Hybrid-Antrieb und kann so die Vorteile von Brennstoffzellen und Batterien optimal kombinieren – und ihre Nachteile ausgleichen. Denn begrenzte Reichweite von Akkus spielt bei Start und Landung keine Rolle, hier wird eher hohe Leistung in kurzer Zeit verlangt. Im Reiseflug dagegen kann die Brennstoffzelle punkten und große Reichweiten ermöglichen.

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Die Technologie hinter dem HY4.© H2FLY

Geeignet auch für Regionalflugzeuge

„Kleine Passagierflugzeuge wie die HY4 können sehr bald im Regionalverkehr als elektrische Lufttaxis eingesetzt werden und eine flexible und schnelle Alternative zu bestehenden Transportmitteln bieten“, sagt Kallo. Ein weiterer Vorteil: Durch den Doppelantrieb mit Brennstoffzellen und Akkus sind solche Hybrid-Elektroflieger doppelt abgesichert. „Brennstoffzellen und Batterieantrieb haben jeweils ein Ersatzsystem, zusätzlich können sich beide Antriebsformen auch gegenseitig ersetzen“, erklärt Kallo.

Die DLR-Forscher arbeiten bereits an Brennstoffzellen-Antrieben, mit denen künftig auch größere Flugzeuge mit bis zu 19 Passagieren in die Luft gehen können. „Als Einstiegsszenario für solche Flieger können wir uns sehr gut den deutschen und europäischen Regionalverkehr vorstellen – um Ziele flexibel anzubinden, schnellere Alternativen zu bestehenden Transportmitteln zu bieten oder abgelegene Regionen besser zu erschließen“, sagt Kallo. Die Forscher rechnen damit, dass laufende Kosten und Treibstoffkosten für solche Brennstoffzell-Elektroflugzeuge auf vergleichbarem Niveau liegen werden wie bei konventionell angetriebenen Flugzeugen.

„Im Langstreckenbereich werden Elektroflugzeuge allerdings auf absehbare Zeit nicht mit konventionell angetriebenen Fliegern konkurrieren können“, meint der DLR-Luftfahrtexperte. „Mit Sicherheit brauchen wir noch viel Mut, Erfindergeist und Durchhaltevermögen, um Elektromobilität in der Luft möglich zu machen.“

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Elektrisch durch die Luft
Hybrid- und Elektro-Flugzeuge als Verkehrstrend der Zukunft

Abschied vom Kerosin
Warum Elektromobilität auch beim Fliegen kommen wird

Die Flugtaxis kommen
Elektroantrieb bei Multicoptern und Senkrechtstartern

Elektrisch über den Ärmelkanal
E-Antriebe auch bei klassischen Flugzeugen

Fliegender Kompromiss
Hybridantriebe für Verkehrsmaschinen

Wasserstoff statt Batterien
Fliegen mit Brennstoffzellen-Antrieb

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