Der Wasserstoff-Brennstoffzellen-Demonstrator von Universal Hydrogen absolvierte letzte Woche seinen Jungfernflug nach Moss Lake, Washington. Der Testflug dauerte 15 Minuten und erreichte eine Höhe von 3.500 Fuß. Die Testplattform basiert auf der Dash8-300, dem weltweit größten Wasserstoff-Brennstoffzellenflugzeug.
Das Flugzeug mit dem Spitznamen Lightning McClean startete am 2. März um 8:45 Uhr vom Grant County International Airport (KMWH) und erreichte 15 Minuten später eine Reiseflughöhe von 3.500 Fuß. Der Flug, der auf einem FAA-Zertifikat für besondere Lufttüchtigkeit basiert, ist der erste eines zweijährigen Testflugs, der voraussichtlich im Jahr 2025 enden wird. Das Flugzeug, das aus einem ATR 72-Regionalflugzeug umgebaut wurde, verfügt nur über ein ursprüngliches Turbinentriebwerk mit fossilen Brennstoffen aus Sicherheitsgründen, während der Rest mit reinem Wasserstoff betrieben wird.
Ziel von Universal Hydrogen ist es, den regionalen Flugbetrieb bis 2025 vollständig mit Wasserstoff-Brennstoffzellen zu betreiben. Bei diesem Test stößt ein von einer sauberen Wasserstoff-Brennstoffzelle angetriebenes Triebwerk nur Wasser aus und belastet die Atmosphäre nicht. Da es sich um Vorversuche handelt, läuft der andere Motor noch mit herkömmlichem Kraftstoff. Wenn man es sich anschaut, gibt es einen großen Unterschied zwischen dem linken und dem rechten Motor, sogar beim Durchmesser der Rotorblätter und der Anzahl der Rotorblätter. Laut Universal Hydrogren sind mit Wasserstoff-Brennstoffzellen betriebene Flugzeuge sicherer, kostengünstiger im Betrieb und haben kaum Auswirkungen auf die Umwelt. Ihre Wasserstoff-Brennstoffzellen sind modular aufgebaut und können über die vorhandenen Frachteinrichtungen des Flughafens be- und entladen werden, sodass der Flughafen den Nachschubbedarf wasserstoffbetriebener Flugzeuge ohne Modifikationen decken kann. Theoretisch könnten größere Jets dasselbe tun, wobei mit Wasserstoffbrennstoffzellen betriebene Turbofans voraussichtlich Mitte der 2030er Jahre im Einsatz sein werden.
Tatsächlich glaubt Paul Eremenko, Mitbegründer und CEO von Universal Hydrogen, dass Jetliner bis Mitte der 2030er Jahre mit sauberem Wasserstoff betrieben werden müssen, andernfalls muss die Branche ihre Flüge kürzen, um die verbindlichen branchenweiten Emissionsziele zu erreichen. Die Folge wäre ein starker Anstieg der Ticketpreise und Schwierigkeiten, ein Ticket zu bekommen. Daher ist es dringend erforderlich, die Forschung und Entwicklung neuer Energieflugzeuge zu fördern. Doch dieser Erstflug bietet auch Hoffnung für die Branche.
Die Mission wurde von Alex Kroll durchgeführt, einem erfahrenen ehemaligen Testpiloten der US Air Force und leitenden Testpiloten des Unternehmens. Er sagte, dass er bei der zweiten Testtour vollständig mit Wasserstoff-Brennstoffzellengeneratoren fliegen konnte, ohne auf primitive Motoren mit fossilen Brennstoffen angewiesen zu sein. „Das modifizierte Flugzeug verfügt über hervorragende Flugeigenschaften und das Wasserstoff-Brennstoffzellen-Antriebssystem erzeugt deutlich weniger Lärm und Vibrationen als herkömmliche Turbinentriebwerke“, sagte Kroll.
Universal Hydrogen hat Dutzende Passagieraufträge für wasserstoffbetriebene Regionaljets, darunter Connect Airlines, ein amerikanisches Unternehmen. John Thomas, der Vorstandsvorsitzende des Unternehmens, bezeichnete den Flug von Lightning McClain als „Ground Zero für die Dekarbonisierung der globalen Luftfahrtindustrie“.
Warum sind wasserstoffbetriebene Flugzeuge eine Option zur CO2-Reduktion in der Luftfahrt?
Der Klimawandel gefährdet den Luftverkehr für die nächsten Jahrzehnte.
Laut dem World Resources Institute, einer gemeinnützigen Forschungsgruppe mit Sitz in Washington, stößt die Luftfahrt nur ein Sechstel so viel Kohlendioxid aus wie Autos und Lastwagen. Allerdings befördern Flugzeuge pro Tag weitaus weniger Passagiere als Pkw und Lkw.
Die vier größten Fluggesellschaften (American, United, Delta und Southwest) haben ihren Kerosinverbrauch zwischen 2014 und 2019 um 15 Prozent erhöht. Doch trotz der Tatsache, dass effizientere und kohlenstoffärmere Flugzeuge in Produktion gegangen sind, sind die Passagierzahlen gestiegen seit 2019 ein Abwärtstrend.
Die Fluggesellschaften haben sich dazu verpflichtet, bis zur Mitte des Jahrhunderts klimaneutral zu werden, und einige haben in nachhaltige Treibstoffe investiert, damit die Luftfahrt eine aktive Rolle beim Klimawandel spielen kann.
Nachhaltige Kraftstoffe (SAFs) sind Biokraftstoffe, die aus Speiseöl, tierischen Fetten, Siedlungsabfällen oder anderen Rohstoffen hergestellt werden. Der Treibstoff kann mit konventionellen Treibstoffen gemischt werden, um Flugzeugtriebwerke anzutreiben, und wird bereits bei Testflügen und sogar bei Linienflügen für Passagiere eingesetzt. Allerdings ist nachhaltiger Treibstoff teuer, etwa dreimal so teuer wie herkömmlicher Kerosin. Da immer mehr Fluggesellschaften nachhaltige Treibstoffe kaufen und nutzen, werden die Preise weiter steigen. Befürworter drängen auf Anreize wie Steuererleichterungen, um die Produktion anzukurbeln.
Nachhaltige Kraftstoffe gelten als Brückenkraftstoff, der den CO2-Ausstoß senken kann, bis bedeutendere Durchbrüche wie Elektro- oder Wasserstoffflugzeuge erzielt werden. Tatsächlich werden diese Technologien möglicherweise erst in den nächsten 20 oder 30 Jahren in der Luftfahrt weit verbreitet eingesetzt.
Unternehmen versuchen, Elektroflugzeuge zu entwerfen und zu bauen, aber die meisten sind kleine, helikopterähnliche Flugzeuge, die vertikal starten und landen und nur eine Handvoll Passagiere aufnehmen können.
Um ein großes Elektroflugzeug für die Beförderung von 200 Passagieren zu schaffen – was einem mittelgroßen Standardflug entspricht – wären größere Batterien und längere Flugzeiten erforderlich. Nach diesem Standard müssten Batterien etwa 40-mal so viel wie Kerosin wiegen, um vollständig aufgeladen zu werden. Doch ohne eine Revolution in der Batterietechnologie werden Elektroflugzeuge nicht möglich sein.
Wasserstoffenergie ist ein wirksames Instrument zur Erreichung niedriger Kohlenstoffemissionen und spielt eine unersetzliche Rolle bei der globalen Energiewende. Der wesentliche Vorteil der Wasserstoffenergie gegenüber anderen erneuerbaren Energiequellen besteht darin, dass sie über die Jahreszeiten hinweg in großem Maßstab gespeichert werden kann. Unter ihnen ist grüner Wasserstoff in vielen Branchen das einzige Mittel zur umfassenden Dekarbonisierung, einschließlich der Industriebereiche Petrochemie, Stahl, Chemie und der Transportindustrie Luftfahrt. Nach Angaben der International Commission on Hydrogen Energy wird der Wasserstoffenergiemarkt bis 2050 voraussichtlich ein Volumen von 2,5 Billionen US-Dollar erreichen.
„Wasserstoff selbst ist ein sehr leichter Kraftstoff“, sagte Dan Rutherford, Forscher zur Dekarbonisierung von Autos und Flugzeugen beim International Council on Clean Transportation, einer Umweltgruppe, gegenüber Associated Press. „Aber man braucht große Tanks, um Wasserstoff zu speichern, und der Tank selbst ist sehr schwer.“
Darüber hinaus gibt es Nachteile und Hindernisse bei der Umsetzung von Wasserstoff als Brennstoff. Beispielsweise wäre an Flughäfen eine massive und teure neue Infrastruktur erforderlich, um in flüssiger Form abgekühltes Wasserstoffgas zu speichern.
Dennoch bleibt Rutherford hinsichtlich Wasserstoff vorsichtig optimistisch. Sein Team geht davon aus, dass wasserstoffbetriebene Flugzeuge bis 2035 etwa 2.100 Meilen zurücklegen können.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 16. März 2023