Projekt "HyFly" an der FHWS

Brennstoffzellen verleihen Flügel

Grüner Wasserstoff für die Electric Air Mobility: Umweltfreundliche Antriebsysteme stehen nicht nur bei Fahrzeugen, sondern auch im Flugverkehr im Fokus. Im Rahmen des Projekts „HyFly“ wird an der Hochschule für angewandte Wissenschaften Würzburg-Schweinfurt (FHWS) an der Entwicklung, Integration, dem Aufbau und Test eines Brennstoffzellensystems für die allgemeine Luftfahrt geforscht und ein Brennstoffzellenantrieb konzipiert.

Es gibt zwar schon Brennstoffzellensysteme, die beispielsweise in Autos genutzt werden, diese sind jedoch zu schwer und damit für die Luftfahrt nicht nutzbar. Brennstoffzellen-Antriebe für Flugzeuge müssen, um in Serie verbaut werden zu können, technisch wie wirtschaftlich weiterentwickelt werden. Erste Kleinflugzeuge mit einem Elektroantrieb sind am Markt verfügbar und zugelassen, jedoch können sie auf Basis von Lithium-Akkus als Energiespeicher aus Gewichtsgründen nur kurze Strecken zurücklegen. Für kleine Rundflüge kein Problem, für den Einsatz in der Logistik oder bei Rettungseinsätzen jedoch ungeeignet.

Der Lösungsansatz für dieses Problem sieht jetzt so aus: Die vorhandenen Antriebskonzepte sollen mit einer neuen Entwicklung, sogenannten Brennstoffzellen-Stacks, kombiniert werden. „Der Brennstoffzellen-Stack“, erklärt Prof. Dr. Johannes Paulus von der FHWS „erzeugt aus Wasserstoff die elektrische Energie, die eine Batterie laden oder den Elektromotor des Flugzeugs direkt antreiben kann. Ein Stack ist ein Stapel bestehend aus vielen einzelnen Brennstoffzellen, die elektrisch in Reihe geschaltet sind. In jeder einzelnen Brennstoffzelle wird Wasserstoff kontinuierlich zugeführt und mit dem Sauerstoff der Luft in Wasser und elektrische Energie umgewandelt. Dabei entstehen keinerlei Schadstoffe wie Feinstaub, Stickoxide oder sonstige Schadstoffe.“ Die großen Vorteile der Technik liegen u.a. in der Möglichkeit, „grünen“, also emissionsfrei erzeugten Wasserstoff, für den Betrieb der Flugzeuge zu verwenden und ökologische, ökonomische sowie technische Herausforderungen parallel abdecken zu können.

Mögliche Märkte für Kleinflugzeug-Einsätze mit Elektroantrieb Die Projektpartner aus Wissenschaft und Wirtschaft sehen einen umfangreichen Markt für die „Electric Air Mobility“. Dazu zählen:

  • die Produktion von Flugzeugen, Drohnen, Reisemobilen und Booten
  • den innerbetrieblichen Transport auf Flughäfen und Logistikzentren
  • Air-Taxis und Lieferservices
  • den Einsatz in der Wissenschaft, im Naturschutz, beim Katastrophenschutz, bei der Polizei und im Grenzschutz
  • Flugsportvereine, Flugschulen, Privatpiloten, Dienstreisende, Buschflieger sowie Farmer

„Das Labor für Thermodynamik der FHWS befasst sich schon seit vielen Jahren mit dem Thema Wasserstoff und hat mehrere Forschungsprojekte in diesem Bereich erfolgreich durchgeführt. Die Nutzung von Wasserstoff als Energieträger ist entscheidend für die Erreichung der angestrebten Klimaziele und die Kerntechnologie in der Transformation der bestehenden industriellen Strukturen hin zu einer nachhaltigen, klimaneutralen Industrie“, ergänzt Prof. Paulus.

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Es gibt zwar schon Brennstoffzellensysteme, die beispielsweise in Autos genutzt werden, diese sind jedoch zu schwer und damit für die Luftfahrt nicht nutzbar. Brennstoffzellen-Antriebe für Flugzeuge müssen, um in Serie verbaut werden zu können, technisch wie wirtschaftlich weiterentwickelt werden. Erste Kleinflugzeuge mit einem Elektroantrieb sind am Markt verfügbar und zugelassen, jedoch können sie auf Basis von Lithium-Akkus als Energiespeicher aus Gewichtsgründen nur kurze Strecken zurücklegen. Für kleine Rundflüge kein Problem, für den Einsatz in der Logistik oder bei Rettungseinsätzen jedoch ungeeignet.

Der Lösungsansatz für dieses Problem sieht jetzt so aus: Die vorhandenen Antriebskonzepte sollen mit einer neuen Entwicklung, sogenannten Brennstoffzellen-Stacks, kombiniert werden. „Der Brennstoffzellen-Stack“, erklärt Prof. Dr. Johannes Paulus von der FHWS „erzeugt aus Wasserstoff die elektrische Energie, die eine Batterie laden oder den Elektromotor des Flugzeugs direkt antreiben kann. Ein Stack ist ein Stapel bestehend aus vielen einzelnen Brennstoffzellen, die elektrisch in Reihe geschaltet sind. In jeder einzelnen Brennstoffzelle wird Wasserstoff kontinuierlich zugeführt und mit dem Sauerstoff der Luft in Wasser und elektrische Energie umgewandelt. Dabei entstehen keinerlei Schadstoffe wie Feinstaub, Stickoxide oder sonstige Schadstoffe.“ Die großen Vorteile der Technik liegen u.a. in der Möglichkeit, „grünen“, also emissionsfrei erzeugten Wasserstoff, für den Betrieb der Flugzeuge zu verwenden und ökologische, ökonomische sowie technische Herausforderungen parallel abdecken zu können.

Mögliche Märkte für Kleinflugzeug-Einsätze mit Elektroantrieb Die Projektpartner aus Wissenschaft und Wirtschaft sehen einen umfangreichen Markt für die „Electric Air Mobility“. Dazu zählen:

  • die Produktion von Flugzeugen, Drohnen, Reisemobilen und Booten
  • den innerbetrieblichen Transport auf Flughäfen und Logistikzentren
  • Air-Taxis und Lieferservices
  • den Einsatz in der Wissenschaft, im Naturschutz, beim Katastrophenschutz, bei der Polizei und im Grenzschutz
  • Flugsportvereine, Flugschulen, Privatpiloten, Dienstreisende, Buschflieger sowie Farmer

„Das Labor für Thermodynamik der FHWS befasst sich schon seit vielen Jahren mit dem Thema Wasserstoff und hat mehrere Forschungsprojekte in diesem Bereich erfolgreich durchgeführt. Die Nutzung von Wasserstoff als Energieträger ist entscheidend für die Erreichung der angestrebten Klimaziele und die Kerntechnologie in der Transformation der bestehenden industriellen Strukturen hin zu einer nachhaltigen, klimaneutralen Industrie“, ergänzt Prof. Paulus.

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