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 1.067 Metern. 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 1.067 Metern. Der Flug, der auf einer Sonderflugtauglichkeitsbescheinigung der FAA basiert, ist der erste eines zweijährigen Testflugs, der voraussichtlich 2025 seinen Höhepunkt erreichen wird. Das aus einem Regionaljet vom Typ ATR 72 umgebaute Flugzeug verfügt aus Sicherheitsgründen nur noch über ein originales, fossil betriebenes Turbinentriebwerk, während die übrigen mit reinem Wasserstoff betrieben werden.
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 lediglich Wasser aus und belastet die Atmosphäre nicht. Da es sich um vorläufige Tests handelt, wird das andere Triebwerk noch mit herkömmlichem Kraftstoff betrieben. Bei genauerem Hinsehen stellt man also einen großen Unterschied zwischen dem linken und dem rechten Triebwerk fest, sogar im Durchmesser und in der Anzahl der Rotorblätter. Laut Universal Hydrogen sind mit Wasserstoff-Brennstoffzellen betriebene Flugzeuge sicherer, kostengünstiger im Betrieb und haben eine geringere Umweltbelastung. Ihre Wasserstoff-Brennstoffzellen sind modular aufgebaut und können über die bestehenden Frachtanlagen des Flughafens be- und entladen werden, sodass der Flughafen den Nachschubbedarf wasserstoffbetriebener Flugzeuge ohne Modifikationen decken kann. Theoretisch wäre dies auch bei größeren Jets möglich: Ab Mitte der 2030er Jahre dürften mit Wasserstoff-Brennstoffzellen betriebene Turbofans im Einsatz sein.
Paul Eremenko, Mitbegründer und CEO von Universal Hydrogen, ist überzeugt, dass Flugzeuge bis Mitte der 2030er Jahre mit sauberem Wasserstoff betrieben werden müssen. Andernfalls müsse die Branche ihre Flüge reduzieren, um die branchenweiten Emissionsziele zu erreichen. Die Folge wären stark steigende Ticketpreise und ein harter Kampf um Tickets. Daher ist es dringend erforderlich, die Forschung und Entwicklung von Flugzeugen mit alternativen Antrieben voranzutreiben. Doch dieser Erstflug gibt der Branche auch Anlass zur Hoffnung.
Die Mission wurde von Alex Kroll durchgeführt, einem erfahrenen ehemaligen Testpiloten der US Air Force und leitenden Testpiloten des Unternehmens. Er sagte, dass er beim zweiten Testflug vollständig mit Wasserstoff-Brennstoffzellengeneratoren fliegen konnte, ohne auf primitive fossile Brennstoffmotoren 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 Passagierbestellungen für wasserstoffbetriebene Regionaljets, darunter auch das US-Unternehmen Connect Airlines. John Thomas, der Geschäftsführer des Unternehmens, bezeichnete Lightning McClains Flug als „Ground Zero für die Dekarbonisierung der globalen Luftfahrtindustrie“.
Warum sind wasserstoffbetriebene Flugzeuge eine Möglichkeit zur CO2-Reduzierung im Luftverkehr?
Der Klimawandel gefährdet den Luftverkehr für die kommenden 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 deutlich weniger Passagiere als Autos und Lastwagen.
Die vier größten Fluggesellschaften (American, United, Delta und Southwest) haben ihren Kerosinverbrauch zwischen 2014 und 2019 um 15 Prozent erhöht. Trotz der Tatsache, dass effizientere und kohlenstoffärmere Flugzeuge in Produktion genommen wurden, sind die Passagierzahlen seit 2019 rückläufig.
Die Fluggesellschaften haben sich verpflichtet, bis Mitte des Jahrhunderts kohlenstoffneutral zu werden, und einige haben in nachhaltige Kraftstoffe investiert, damit die Luftfahrt eine aktive Rolle beim Klimawandel spielen kann.
Nachhaltige Kraftstoffe (SAFs) sind Biokraftstoffe aus Speiseöl, Tierfett, Siedlungsabfällen oder anderen Rohstoffen. Der Kraftstoff kann konventionellen Treibstoffen beigemischt werden, um Düsentriebwerke anzutreiben, und wird bereits in Testflügen und sogar auf Linienflügen eingesetzt. Allerdings ist nachhaltiger Kraftstoff teuer, etwa dreimal so teuer wie herkömmlicher Kerosin. Da immer mehr Fluggesellschaften nachhaltigen Kraftstoff kaufen und verwenden, werden die Preise weiter steigen. Befürworter drängen auf Anreize wie Steuererleichterungen, um die Produktion anzukurbeln.
Nachhaltige Kraftstoffe gelten als Brückenkraftstoff, der die CO2-Emissionen senken kann, bis bahnbrechende Entwicklungen wie Elektro- oder Wasserstoffflugzeuge erreicht sind. Tatsächlich werden diese Technologien in der Luftfahrt wohl erst in 20 oder 30 Jahren flächendeckend zum Einsatz kommen.
Unternehmen versuchen, Elektroflugzeuge zu entwerfen und zu bauen, doch bei den meisten handelt es sich um kleine, hubschrauberähnliche Flugzeuge, die senkrecht starten und landen und nur eine Handvoll Passagiere befördern.
Um ein großes Elektroflugzeug für 200 Passagiere zu bauen – das entspricht einem mittelgroßen Standardflugzeug –, wären größere Batterien und längere Flugzeiten erforderlich. Demnach müssten Batterien etwa 40-mal so viel wiegen wie Kerosin, um vollständig geladen zu werden. Doch Elektroflugzeuge werden ohne eine Revolution in der Batterietechnologie nicht möglich sein.
Wasserstoffenergie ist ein wirksames Instrument zur Senkung der CO2-Emissionen und spielt eine unverzichtbare Rolle bei der globalen Energiewende. Der wesentliche Vorteil von Wasserstoffenergie gegenüber anderen erneuerbaren Energiequellen liegt in ihrer großflächigen, saisonalen Speicherbarkeit. Grüner Wasserstoff ist die einzige Möglichkeit zur umfassenden Dekarbonisierung in vielen Branchen, darunter in der Petrochemie, der Stahl- und Chemieindustrie sowie im Transportwesen, insbesondere der Luftfahrt. Laut der Internationalen Kommission für Wasserstoffenergie wird der Wasserstoffenergiemarkt bis 2050 voraussichtlich 2,5 Billionen US-Dollar erreichen.
„Wasserstoff selbst ist ein sehr leichter Kraftstoff“, sagte Dan Rutherford, Forscher für die Dekarbonisierung von Autos und Flugzeugen beim International Council on Clean Transportation, einer Umweltorganisation, 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 Einführung von Wasserstoff als Kraftstoff. Beispielsweise wäre an Flughäfen eine umfangreiche und teure neue Infrastruktur erforderlich, um gekühltes, verflüssigtes Wasserstoffgas zu speichern.
Dennoch bleibt Rutherford in Bezug auf Wasserstoff vorsichtig optimistisch. Sein Team geht davon aus, dass wasserstoffbetriebene Flugzeuge bis 2035 etwa 3.300 Kilometer weit fliegen können.
Veröffentlichungszeit: 16. März 2023