Meilenstein bei Brennstoffzellen für Flugzeuge erreicht

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) betreibt ein einzigartiges Testfeld für Brennstoffzellenantriebe. Zum ersten Mal ist es Forschern dabei gelungen, sowohl mit den Brennstoffzellen als auch mit dem Elektromotor eine Leistung von mehr als einem Megawatt zu erreichen.

Das Testprojekt namens BALIS (Brennstoffzellenbasierter Antriebsstrang für Luftfahrzeuge 1,5+ MW) zielt darauf ab, einen Wasserstoffantrieb zu entwickeln, der in Zukunft in Schiffen, im Schwerlastverkehr und in Flugzeugen zum Einsatz kommt. Die Hauptbestandteile des Antriebs sind die Brennstoffzellen, ein Tank mit flüssigem Wasserstoff, ein Hochleistungselektromotor, eine Batterie und die dazugehörige Regelungstechnik.

Wichtiger Meilenstein

Das Erreichen von mehr als einem Megawatt Leistung ist "ein wichtiger Meilenstein beim Aufbau und bei der Inbetriebnahme des Testfelds und der ersten Generation des Brennstoffzellen-Testsystems", erklärt die Projektleiterin Dr. Cornelie Bänsch vom DLR-Institut für Technische Thermodynamik in einer Aussendung. 

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Bisherige Demonstrationsflugzeuge, die mit Brennstoffzellen angetrieben werden, bewegen sich im Leistungsbereich von 600 Kilowatt. Um Regionalflugzeuge mit 40 bis 60 Sitzplätzen anzutreiben, braucht es allerdings deutlich mehr Leistung. Bei einem beispielhaften Lastprofil wird etwa beim Start die maximale Leistung von 1,5 Megawatt für 10 Minuten abgerufen, dann mit 1,2 Megawatt auf die gewünschte Reisehöhe geflogen, bis anschließend beim Flug eine mittlere Leistung von 750 Kilowatt für 60 Minuten gehalten wird.

Brennstoffzellen-Systeme mit einer solchen Leistung sind allerdings noch nicht marktreif. Die Herausforderung besteht darin, dass alle Komponenten zusammen stabil mit dieser hohen Leistung laufen können.

12 Module mit insgesamt fast 5.000 Brennstoffzellen

Die Forscher beim DLR koppelten dafür 12 Brennstoffzellenmodule, die wiederum jeweils aus mehr als 400 einzelnen Brennstoffzellen bestehen. "Um diesen komplexen Aufbau zu steuern, entwickeln wir ausgefeilte Betriebsstrategien. Damit wollen wir schrittweise das Testsystem immer länger stabil betreiben und die Leistung noch weiter über ein Megawatt steigern", sagt Bänsch.

Wenn das gelinge, können auch dynamische Leistungsprofile wie oben beschrieben gefahren werden. Im realen Betrieb habe man nämlich unterschiedlich hohe Anforderungen für unterschiedlich lange Zeit.

System muss verkleinert werden

In Zukunft sollen solche Brennstoffzellen-Systeme Schiffe und Lkw antreiben oder im Flugverkehr eingesetzt werden. Wird der Wasserstoff etwa durch Elektrolyse mit erneuerbarem Strom hergestellt, ermöglicht das eine CO2-freie, klimafreundliche Mobilität. Um in Flugzeugen eingesetzt zu werden, muss das System allerdings noch verkleinert und leichter werden.