Weniger Kerosinverbrauch 05.09.2013, 14:18 Uhr

Brennstoffzellen im Flugzeug sorgen für Fahrt auf dem Rollfeld

Brennstoffzellen könnten künftig Flugzeuge mit Strom, Wasser und Wärme versorgen. Mit dem Strom rollen die Flugzeuge zum Terminal, mit der Abwärme wird der Passagierraum beheizt, das Wasser spült die Toiletten. Und wenn es brennt, liefert die Brennstoffzelle auch noch das Gas zum Löschen.

Flugzeuge sollen künftig nicht mehr mit der Kraft der Turbinen, sondern durch elektrisch angetriebene Bugräder zum Terminal rollen. Den Strom dafür könnten Brennstoffzellen liefern. An der entsprechenden Technik arbeitet die TU Hamburg-Harburg.

Flugzeuge sollen künftig nicht mehr mit der Kraft der Turbinen, sondern durch elektrisch angetriebene Bugräder zum Terminal rollen. Den Strom dafür könnten Brennstoffzellen liefern. An der entsprechenden Technik arbeitet die TU Hamburg-Harburg.

Foto: DLR

Der Airbus ist gelandet. Der Pilot bremst bis auf Rollbahngeschwindigkeit ab. Bis zur Endposition am Gate sind noch rund 1500 Meter zurückzulegen. Trotzdem stellt der Pilot die Triebwerke ab. Das Flugzeug rollt weiter. Elektromotoren treiben das Bugrad an. Den Strom beziehen sie von einer Brennstoffzelle an Bord. Den benötigten Wasserstoff stellt ein Reformer aus Kerosin her.

Das ist Zukunftsmusik, auch wenn es einen Testlauf schon gegeben hat. Ein Forschungs-Airbus des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt rollte elektrisch angetrieben über die Rollbahn des Betriebsflughafens in Hamburg-Finkenwerder. Die Brennstoffzelle wurde dabei aus einem Drucktank mit Wasserstoff versorgt.

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Brennstoffzellen im Flugzeug sind realistisches Szenario

„Ich rechne damit, dass Brennstoffzellen in die Flugzeuge der nächsten Generation integriert werden“, sagt Jan Grymlas, Ingenieur am Institut für Flugzeug-Systemtechnik der TU Hamburg-Harburg. Sein Labor befindet sich in unmittelbarer Nachbarschaft des Airbus-Betriebsflughafens. Dort arbeitet er daran, Brennstoffzellen in Flugzeuge zu integrieren und in virtuellen Flügen zu testen.

Nach seinen Vorstellungen hat die Brennstoffzelle an Bord gleich mehrere Aufgaben. Zunächst soll sie die Auxiliar Power Unit ersetzen, die Hilfsturbine, die die Bordstromversorgung sichert, wenn das Flugzeug geparkt ist und nicht von außen mit Strom versorgt wird. Weil Turbinen einen Wirkungsgrad von allenfalls 40 Prozent haben, Brennstoffzellen aber mehr als 60 Prozent erreichen, reduzieren sich Kerosinverbrauch und damit die Emissionen.

Wärme und Wasser für den Passagierraum

Auch während des Fluges liefert die Brennstoffzelle den benötigten Strom. Heute sind dafür Generatoren in den Triebwerken zuständig, deren Wirkungsgrad dadurch sinkt. Die Abwärme der Zelle wird genutzt, um die Kabine zu beheizen und damit die Klimaanlage zu entlasten, die einen hohen Energieverbrauch hat.

Da die Brennstoffzelle ihren Sauerstoff aus der Luft bezieht, entsteht nicht nur Wasser, das in den Toiletten genutzt wird. Übrig bleiben auch Stickstoff und Kohlendioxid. Der Vorteil: Beides sind unbrennbare Gase. Im Normalfall werden sie in die Treibstofftanks geleitet, sodass dort keine zündfähigen Gemische entstehen können, wenn diese nur noch teilweise gefüllt oder gar leer sind. Wenn im Frachtraum ein Brand ausbricht, wird das Stickstoff-Kohlendioxid-Gemisch umgehend hineingeleitet, um die Flammen zu ersticken.

Noch emissionsärmer würde ein Flugzeug mit einer Brennstoffzelle, die aus einem Wasserstofftank an Bord versorgt wird. Doch die Kerosin-Variante ist attraktiver, weil keine zusätzliche Infrastruktur nötig ist. Am Forschungszentrum Jülich wurde eine solche Brennstoffzelle entwickelt und bereits erfolgreich getestet.

 

Ein Beitrag von:

  • Wolfgang Kempkens

    Wolfgang Kempkens studierte an der RWTH Aachen Elektrotechnik und schloss mit dem Diplom ab. Er arbeitete bei einer Tageszeitung und einem Magazin, ehe er sich als freier Journalist etablierte. Er beschäftigt sich vor allem mit Umwelt-, Energie- und Technikthemen.

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