Zwei Tage in der Luft 13.06.2013, 15:37 Uhr

Flüssiger Wasserstoff als Antriebsenergie für leichte Flugzeuge

Genau 48 Stunden lang hielten US-Forscher ein unbemanntes Flugzeug in der Luft. Das Geheimnis des Flugzeuges ist sein Antrieb, der flüssigen Wasserstoff direkt in einer Brennstoffzelle nutzt.

48 Stunden lang hielt sich dieses Kleinflugzeug der US-Marine in der Luft. Angetrieben wird das Flugzeug von flüssigem Wasserstoff, der direkt in einer Brennstoffzelle zu Strom verarbeitet wird.Fueled by liquid hydrogen (LH<custom name="sub">2</custom>), the Ion Tiger unmanned aerial vehicle (UAV) completes a record flight time of 48 hours and 1 minute. The electric fuel cell propulsion system onboard the Ion Tiger has the low noise and signature of a battery-powered UAV, while taking advantage of high-energy hydrogen fuel and the high electric efficiency of fuel cells. - See more at: http://www.nrl.navy.mil/media/news-releases/2013/nrl-shatters-endurance-record-for-small-electric-uav#sthash.Gg6OKfXq.dpufFueled by liquid hydrogen (LH<custom name="sub">2</custom>), the Ion Tiger unmanned aerial vehicle (UAV) completes a record flight time of 48 hours and 1 minute. The electric fuel cell propulsion system onboard the Ion Tiger has the low noise and signature of a battery-powered UAV, while taking advantage of high-energy hydrogen fuel and the high electric efficiency of fuel cells. - See more at: http://www.nrl.navy.mil/media/news-releases/2013/nrl-shatters-endurance-record-for-small-electric-uav#sthash.Gg6OKfXq.dpuf

48 Stunden lang hielt sich dieses Kleinflugzeug der US-Marine in der Luft. Angetrieben wird das Flugzeug von flüssigem Wasserstoff, der direkt in einer Brennstoffzelle zu Strom verarbeitet wird.Fueled by liquid hydrogen (LH2), the Ion Tiger unmanned aerial vehicle (UAV) completes a record flight time of 48 hours and 1 minute. The electric fuel cell propulsion system onboard the Ion Tiger has the low noise and signature of a battery-powered UAV, while taking advantage of high-energy hydrogen fuel and the high electric efficiency of fuel cells. - See more at: http://www.nrl.navy.mil/media/news-releases/2013/nrl-shatters-endurance-record-for-small-electric-uav#sthash.Gg6OKfXq.dpufFueled by liquid hydrogen (LH2), the Ion Tiger unmanned aerial vehicle (UAV) completes a record flight time of 48 hours and 1 minute. The electric fuel cell propulsion system onboard the Ion Tiger has the low noise and signature of a battery-powered UAV, while taking advantage of high-energy hydrogen fuel and the high electric efficiency of fuel cells. - See more at: http://www.nrl.navy.mil/media/news-releases/2013/nrl-shatters-endurance-record-for-small-electric-uav#sthash.Gg6OKfXq.dpuf

Foto: U.S. Naval Research Laboratory

Für unbemannte Flugzeuge, die so genannten UAV (Unmanned Air Vehicles), zeichnet sich eine neue Antriebsenergie ab, die die Flugleistung ganz beträchtlich erhöhen soll.  Dem Forschungslabor der amerikanische Marine, dem Naval Research Laboratory, ist es gelungen, ein Kleinflugzeug mit einer Tankfüllung von 500 Gramm flüssigem Wasserstoff 48 Stunden und eine Minute in der Luft zu halten. Mit gasförmigem Wasserstoff war das gleiche Flugzeug dagegen nur 26 Stunden und zwei Minuten in der Luft.

Angetrieben wurde das Testflugzeug in beiden Fällen von einem Elektromotor, der direkt – also ohne den Umweg etwa über Batterien – von einer Brennstoffzelle mit elektrischer Energie gespeist wurde. Eine Schwierigkeit lag anfänglich darin, die Umwandlung von flüssigem Wasserstoff in elektrische Energie exakt auf den Bedarf des Motors abzustimmen.

Neuer Antrieb arbeitet nahezu lautlos

Das scheint nach Angaben des Marine-Laboratoriums inzwischen aber gelöst zu sein.  Zumindest aus der Sicht der amerikanischen Marine ist der Elektroantrieb des unbemannten Flugzeugs besonders vorteilhaft, weil ein solcher Motor nahezu lautlos arbeitet und sich durch eine höhere Betriebssicherheit im Vergleich zu Verbrennungsmotoren auszeichnet. Wird die Stromversorgung dagegen durch Batterien besorgt, so reduziert deren Gewicht die Flugleistung ganz beträchtlich.

Das Team des Forschungslabors der US-Marine hat ein Flugzeug entwickelt, das flüssigen Wasserstoff in einer Brennstoffzelle zur Stromerzeugung nutzt.

Das Team des Forschungslabors der US-Marine hat ein Flugzeug entwickelt, das flüssigen Wasserstoff in einer Brennstoffzelle zur Stromerzeugung nutzt.

Foto: U.S. Naval Research Laboratory

Wasserstoff ist eine ideale Energiequelle für Flugzeuge, um sie lange in der Luft zu halten. Zwar wird über Wasserstoff als Antriebskraft für Flugzeuge schon seit Jahren diskutiert und auch in mehreren Ländern experimentiert. Dabei ging es bisher aber vorwiegend um gasförmigen Wasserstoff aus Druckgasbehältern.

Mehr Energie auf kleinstem Raum

Der besondere Reiz von flüssigem Wasserstoff liegt darin, dass bei gleicher Tankgröße erheblich mehr Energie im Vergleich zu gasförmigem Wasserstoff zur Verfügung steht. So reicht ein Kilogramm flüssigen Wasserstoffs aus, um daraus mit Hilfe einer Brennstoffzelle 34 000 Wattstunden elektrischer Energie zu gewinnen. Die technische Herausforderung dieser Antriebsenergie liegt allerdings darin, dass der Wasserstoff in verflüssigter Form ständig auf Minus 253 Grad Celsius gekühlt gehalten werden muss. Dies scheint mit dem inzwischen verfügbaren Isolationsmaterial allerdings möglich zu sein.

Das amerikanische Marine-Laboratorium will die Antriebstechnik nun auf größere unbemannte Flugzeuge ausdehnen. Da es sich bei diesen Flugkörpern zwangsläufig um jene für militärische Einsatzzwecke handelt, wird zugleich auch daran gearbeitet, die Versorgung der unbemannten Flugzeuge mit flüssigem Wasserstoff auch im Kriegsfall sicherzustellen. Dabei arbeitet das Marine-Laboratorium daran, den flüssigen Wasserstoff aus Meerwasser zu gewinnen. Dem kommt zugute, dass auf den Marine-Schiffen ständig elektrische Energie für derartige Zwecke in großem Umfang zur Verfügung steht.

Marine will Kleinanlagen für Wasserstoffproduktion entwickeln

Für die Produktion von Wasserstoff in Kriegszonen an Land will das US-Militär kleine, transportable Anlagen entwickeln, die Wasserstoff mit Strom aus Windkraft oder Solarzellen herstellen. Dabei wird von der Marine allerdings erwartet, dass die Anlagen für die Wasserstoffgewinnung aus Wasser an Bord von Schiffen sehr viel früher zur  Verfügung stehen werden. Klare Zeitvorstellungen dazu sind von den Amerikanern unter Hinweis auf die unumgängliche Geheimhaltung einzelner Programm-Schritte allerdings nicht zu erhalten.

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