Das größte Wasserstoff-Brennstoffzellen-Flugzeug der Welt hat erfolgreich seinen Jungfernflug absolviert.

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-Brennstoffzellen-Flugzeug.

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 Special Airworthiness Certificate basiert, ist der erste eines zweijährigen Testflugs, der voraussichtlich im Jahr 2025 seinen Höhepunkt erreichen wird. Das Flugzeug, das aus einem ATR 72-Regionaljet umgebaut wurde, behält nur ein originales Turbinentriebwerk mit fossilen Brennstoffen aus Sicherheitsgründen, während der Rest mit reinem Wasserstoff betrieben wird.

Universal Hydrogen strebt an, den regionalen Flugbetrieb bis 2025 vollständig mit Wasserstoff-Brennstoffzellen zu betreiben. In diesem Test emittiert ein Motor, der von einer sauberen Wasserstoff-Brennstoffzelle angetrieben wird, nur Wasser und belastet die Atmosphäre nicht. Da es sich um vorläufige Tests handelt, läuft der andere Motor noch mit herkömmlichem Kraftstoff. Wenn Sie es sich also ansehen, gibt es einen großen Unterschied zwischen dem linken und dem rechten Motor, sogar der Durchmesser der Schaufeln und die Anzahl der Schaufeln. Laut Universal Hydrogren sind mit Wasserstoff-Brennstoffzellen betriebene Flugzeuge sicherer, kostengünstiger im Betrieb und haben nur geringe Auswirkungen auf die Umwelt. Ihre Wasserstoff-Brennstoffzellen sind modular aufgebaut und können über die bestehenden Frachteinrichtungen des Flughafens be- und entladen werden, sodass der Flughafen den Nachschubbedarf von wasserstoffbetriebenen Flugzeugen ohne Modifikationen decken kann. Theoretisch könnten größere Jets das Gleiche tun, wobei Turbofans, die von Wasserstoff-Brennstoffzellen angetrieben werden, 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 Flüge kürzen, um die obligatorischen branchenweiten Emissionsziele zu erreichen. Die Folge wäre ein starker Anstieg der Ticketpreise und ein Kampf um ein Ticket. Daher ist es dringend erforderlich, die Forschung und Entwicklung von Flugzeugen mit neuer Energie zu fördern. Aber dieser Erstflug bietet der Branche auch Hoffnung.

Die Mission wurde von Alex Kroll durchgeführt, einem erfahrenen ehemaligen Testpiloten der US Air Force und leitender Testpilot des Unternehmens. Er sagte, dass er bei der zweiten Testtour vollständig mit Wasserstoff-Brennstoffzellen-Generatoren fliegen konnte, ohne sich auf primitive Motoren mit fossilen Brennstoffen verlassen zu müssen. "Das modifizierte Flugzeug hat eine hervorragende Handhabungsleistung und das Wasserstoff-Brennstoffzellen-Antriebssystem erzeugt deutlich weniger Lärm und Vibrationen als herkömmliche Turbinentriebwerke", sagte Kroll.

Universal Hydrogen hat Dutzende von Passagieraufträgen für wasserstoffbetriebene Regionaljets, darunter Connect Airlines, ein amerikanisches Unternehmen. John Thomas, der Vorstandsvorsitzende des Unternehmens, nannte den Flug von Lightning McClain „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 auf Jahrzehnte hinaus.

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. Flugzeuge befördern jedoch weitaus weniger Passagiere pro Tag als Autos und Lastwagen.

Die vier größten Fluggesellschaften (American, United, Delta und Southwest) erhöhten ihren Kerosinverbrauch zwischen 2014 und 2019 um 15 Prozent. Trotz der Tatsache, dass effizientere und kohlenstoffärmere Flugzeuge in Produktion gegangen sind, sind die Passagierzahlen gestiegen Seit 2019 im Abwärtstrend.

Fluggesellschaften haben sich verpflichtet, bis Mitte des Jahrhunderts klimaneutral zu werden, und einige haben in nachhaltige Kraftstoffe 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 Kraftstoff kann herkömmlichen Kraftstoffen beigemischt werden, um Düsentriebwerke anzutreiben, und wird bereits bei Testflügen und sogar bei Passagierlinienflügen eingesetzt. Nachhaltiger Treibstoff ist jedoch teuer, etwa dreimal so viel wie herkömmlicher Kerosin. Da immer mehr Fluggesellschaften nachhaltige Kraftstoffe kaufen und verwenden, werden die Preise weiter steigen. Befürworter drängen auf Anreize wie Steuervergünstigungen, um die Produktion anzukurbeln.

Nachhaltige Kraftstoffe werden als Brückenkraftstoff angesehen, der die CO2-Emissionen senken kann, bis bedeutendere Durchbrüche wie elektrisch oder wasserstoffbetriebene Flugzeuge erzielt werden. Tatsächlich werden diese Technologien möglicherweise erst in den nächsten 20 oder 30 Jahren in großem Umfang in der Luftfahrt eingesetzt.

Unternehmen versuchen, Elektroflugzeuge zu entwerfen und zu bauen, aber die meisten sind kleine, helikopterähnliche Flugzeuge, die senkrecht starten und landen und nur eine Handvoll Passagiere aufnehmen können.

Die Herstellung eines großen Elektroflugzeugs, das 200 Passagiere befördern kann – das Äquivalent eines mittelgroßen Standardflugs – würde größere Batterien und längere Flugzeiten erfordern. Nach diesem Standard müssten Batterien etwa 40 Mal so viel wiegen wie Düsentreibstoff, um vollständig aufgeladen zu werden. Aber Elektroflugzeuge werden ohne eine Revolution in der Batterietechnologie nicht möglich sein.

Wasserstoffenergie ist ein wirksames Instrument, um niedrige CO2-Emissionen zu erreichen, und spielt eine unersetzliche Rolle in der globalen Energiewende. Der wesentliche Vorteil von Wasserstoffenergie gegenüber anderen erneuerbaren Energiequellen besteht darin, dass er in großem Umfang über Jahreszeiten hinweg gespeichert werden kann. Unter ihnen ist grüner Wasserstoff das einzige Mittel zur tiefen Dekarbonisierung in vielen Branchen, einschließlich der Industriebereiche Petrochemie, Stahl, chemische Industrie und der Transportindustrie, die durch die Luftfahrt repräsentiert wird. Laut der International Commission on Hydrogen Energy wird der Markt für Wasserstoffenergie bis 2050 voraussichtlich 2,5 Billionen US-Dollar erreichen.

„Wasserstoff selbst ist ein sehr leichter Brennstoff“, sagte Dan Rutherford, ein 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 Implementierung von Wasserstoffbrennstoff. Beispielsweise wäre an Flughäfen eine massive und teure neue Infrastruktur erforderlich, um in flüssige Form abgekühltes Wasserstoffgas zu speichern.

Dennoch bleibt Rutherford in Bezug auf Wasserstoff vorsichtig optimistisch. Sein Team glaubt, dass wasserstoffbetriebene Flugzeuge bis 2035 etwa 2.100 Meilen zurücklegen können.