DLR entwickelt Megawatt-Brennstoffzelle für Flugzeuge

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KLIMASCHUTZ:

Der Luftverkehr ist einer der Hauptverursacher von CO2 im Verkehrswesen. Eine mögliche Antriebsalternative mit Brennstoffzellen entwickelt nun das DLR.

Im Projekt "BALIS" will das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) den weltweit ersten Brennstoffzellen-Antriebsstrang für Flugzeuge mit einer Leistung im Megawattbereich entwickeln, um so emissionsfreies Fliegen mit Wasserstoff zu ermöglichen.

Den Förderbescheid für das Balis-Projekt über 26 Mio. Euro übergab der Parlamentarische Staatssekretär beim Bundesverkehrsminister, Steffen Bilger, am 21. Januar im Rahmen einer digitalen Veranstaltung an das DLR-Institut für Technische Thermodynamik in Stuttgart.

Ziel des Projekts ist es, einen Brennstoffzellen-Antriebsstrang mit einer Leistung von rund 1,5 MW zu entwickeln und zu erproben. Damit ließe sich laut DLR ein Regionalflugzeug mit 40 bis 60 Sitzen und einer Reichweite von 1.000 Kilometern realisieren. Das DLR baut dazu einen Teststand auf, der das notwendige Gesamtsystem abbildet: das Brennstoffzellensystem selbst, die Wasserstofftanks, der Elektromotor sowie die Steuerungs- und Regelungstechnik. Diese Testumgebung ist komplex und gleichzeitig sehr flexibel. Sie ermöglicht Forschungs- und Entwicklungsarbeiten unter den unterschiedlichsten, im Luftfahrtbereich geltenden Rahmenbedingungen, Anforderungen und Richtlinien.

"Mit Balis schaffen wir die energiewandlungstechnischen Grundlagen, entwickeln ein erstes Demonstrationssystem der Leistungsklasse 1,5 Megawatt und erarbeiten eine optimale Betriebsweise. Im nächsten Schritt wollen wir es dann gemeinsam mit Partnern aus Wissenschaft und Industrie in die Anwendung bringen", erklärt Prof. André Thess, Direktor des DLR-Instituts für Technische Thermodynamik. Dabei stehe zwar zunächst der Einsatz in der Luftfahrt Vordergrund. Allerdings könnten derartige Brennstoffzellensysteme auch in großen Nutzfahrzeugen auf der Straße, in Zügen oder Schiffen Anwendung finden.

Schallmauer 1,5 Megawatt: Neue Generation von Brennstoffzellensystemen

Die meisten kommerziell erhältlichen Brennstoffzellen haben eine modulare Leistung von 100 bis 200 Kilowatt. Um den Megawatt-Bereich zu erreichen, kann man allerdings nicht beliebig viele kleinere Systeme kombinieren. Hier setzt die Technologie Grenzen. "Bei 1,5 Megawatt liegt eine 'Schallgrenze', was die Architektur und die Leistungsfähigkeit heutiger Komponenten von Brennstoffzellensystemen betrifft", beschreibt Prof. Josef Kallo, DLR-Experte für Wasserstoff in der Luftfahrt. "Wir wollen die Grenze überschreiten und gleichzeitig möglichst wenige sogenannte Brennstoffzellen-Stacks mit hoher Leistung zusammenbringen. Dazu benötigen wir neue Ansätze und neue Komponenten, beispielsweise im Bereich der optimierten Stromdichteverteilung, des Spannungsniveaus, der Handhabung von flüssigem Wasserstoff in großen Mengen und der Kopplung zu einem Gesamtantriebssystem."

"In diesem Jahrzehnt geht es darum, den Hebel umzulegen und unsere Mobilität auf CO2-freie beziehungsweise CO2-arme Kraftstoffe umzustellen", sagte der Parlamentarische Staatssekretär Steffen Bilger bei der Übergabe des Förderbescheids. Der Mobilität mit Wasserstoff aus erneuerbaren Energien komme dabei eine wesentliche Rolle zu.