Vor zwei Jahren stellte Airbus mehrere mögliche Flugzeugkonzepte vor. Mit dem Ziel, das erste emissionsfreie Verkehrsflugzeug der Welt zu bauen. 2035 soll es dann bereits abheben. Während diese Konzepte verschiedene Größenkategorien, aerodynamische Layouts und Antriebsarchitekturen untersuchen, haben sie alle eines gemeinsam: Sie werden mit Wasserstoff betrieben.
1.800 Kilometer Reichweite
Der Flugzeugbauer hat Ende November bekanntgegeben, dass er nun auch ein wasserstoffbetriebenes Brennstoffzellen-Triebwerk entwickelt. Es soll ein Regionalflugzeug mit hundert Sitzplätzen in die Luft bringen. Die Triebwerke ähneln äußerlich Turboprop-Triebwerken, enthalten in Wirklichkeit aber Wasserstoff-Brennstoffzellen, die durch eine elektrochemische Reaktion Strom für den Antrieb von Elektromotoren erzeugen. In diesem Zusammenhang hat Airbus Machbarkeitsstudien und Labortests durchgeführt, um ein voll funktionsfähiges Brennstoffzellen-Triebwerk und einen Demonstrator zu entwickeln, der bis Mitte dieses Jahrzehnts – etwa 2026 – im Flug getestet werden könnte, heißt es auf der Website des Unternehmens. Über 1.800 Kilometer soll man damit fliegen können.
Der erwähnte Demonstrator wird die "multimodale Flugtestplattform" von Airbus nutzen: den Riesenvogel A380. Das Flugzeug wird äußerlich so modifiziert, dass es das Brennstoffzellen-Triebwerk tragen kann, während Airbus im hinteren Rumpf des Flugzeugs einen Tank zur Aufnahme des verflüssigten Wasserstoffs installieren wird. "Das Flugzeug verfügt über viel Platz im Inneren, sodass wir alles unterbringen können, was wir brauchen, und die Möglichkeit haben, verschiedene Konfigurationen zu testen", sagt Mathias Andriamisaina von Airbus dazu.
Es gebe zwei Möglichkeiten, Wasserstoff als Energiequelle für den Antrieb von Flugzeugen zu nutzen, schreibt dazu das Fachmagazin "Aerotelegraph": Zum einen durch die Verbrennung von Wasserstoff in einer Gasturbine. Zum anderen durch den Einsatz von Brennstoffzellen, die einen Propellermotor antreiben. Eine Wasserstoff-Gasturbine kann außerdem mit Brennstoffzellen anstelle von Batterien in einem hybrid-elektrischen System kombiniert werden. "Da eine einzelne Brennstoffzelle nur einige Millimeter dick und etwa so groß wie ein Briefumschlag ist, setzt sie nicht viel Energie frei", hält man fest. Um eine ausreichende Leistung für den Einsatz im Flugzeug zu erreichen, müssten hunderte Brennstoffzellen elektrisch in Reihe geschaltet werden, um einen sogenannten Stack zu bilden. Anschließend würden Stacks zu Brennstoffzellen-Kanälen zusammengefasst.
Beim Airbus-Demonstrator werde der flüssige Wasserstoff aus dem Tank in einen gasförmigen Zustand umgewandelt, beschreibt das Unternehmen den Vorgang. Anschließend werde der gasförmige Wasserstoff über Versorgungsleitungen an die Brennstoffzelle verteilt. Von dort aus gelange er in die Brennstoffzelle im Inneren der "Gondel", wo auch Dioxygen-Moleküle durch einen kontrollierten Luftstrom zugeführt würden.
"Die Reaktion in der Brennstoffzelle erzeugt elektrischen Gleichstrom, der anschließend mithilfe von Wechselrichtern in Wechselstrom umgewandelt wird", erklärt Airbus. Elektromotoren im vorderen Bereich würden dann die elektrische Energie in mechanische Energie umwandeln. Am Ende der Antriebskette sorge der Propeller für den Vortrieb. Die von der Brennstoffzelle erzeugte Wärmeenergie muss über ein Flüssigkeitskühlsystem an Wärmetauscher weitergeleitet werden, wo sie an die Umgebungsluft abgegeben wird. Als Nebenprodukt der elektrochemischen Reaktion entstehe auch Wasser, das über einen Auslass an der Rückseite der Gondel abgeleitet werde. (red, 7.12.2022)