Testflugerlaubnis für Brennstoffzellen-Flieger Hy4

Umweltschonender und lautloser Antrieb am Stuttgarter Airport präsentiert

Am 11.12.2020 ist die neueste Generation des klimafreundlichen viersitzigen Wasserstoff-Brennstoffzellen-Flugzeugs, Hy4, am Stuttgarter Flughafen vorgestellt worden. Der Premieren-Testflug in Stuttgart liegt bereits vier Jahre zurück (siehe solarify.eu/emissionsfreier-antrieb-fuer-die-luftfahrt). Der innovative Antrieb aus einem Batterie-Brennstoffzellensystem wurde einer Medienmitteilung zufolge allen voran von Professor Josef Kallo (Universität Ulm/DLR) entwickelt. Jetzt hat die sechste Antriebsgeneration die Testflugerlaubnis erhalten. Gut zehn Jahre noch, dann sollen in Deutschland nach dem Willen von Politik und Forschung erste nur von Wasserstoff und Brennstoffzellen angetriebene Passagierflugzeuge mit Dutzenden Menschen an Bord unterwegs sein.

Das weltweit erste viersitzige Wasserstoff-Brennstoffzellen-Flugzeug Hy4 – Foto © DLR (CC-BY 3,0)

Der Erstflug des Wasserstoff-Passagierflugzeugs Hy4 am Stuttgarter Flughafen war 2016 eine kleine Sensation: Zuletzt ist der viersitzige Flieger im November lautlos und emissionsfrei im slowenischen Maribor zu Testflügen gestartet. Angetrieben wird Hy4 von einem Hybridsystem, das Batterie- und Brennstoffzellentechnologie miteinander verbindet. Sollte die so gewonnene Energie – etwa beim Start oder bei Steigflügen – nicht ausreichen, springt die Lithium-Ionen-Batterie ein. In der Brennstoffzelle werden Wasserstoff und Sauerstoff in elektrische Energie für den Propellerantrieb umgewandelt. Das umweltfreundliche Nebenprodukt ist Wasser. Bis dato konnte die Funktionalität des neuen Antriebssystems bei mehr als 30 Starts und Flügen bis zwei Stunden Dauer erprobt sowie untersucht werden.

Das Flugzeug mit dem Namen HY4 war vor einigen Jahren maßgeblich vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der Universität Ulm gebaut worden. Nun wurde es in mehreren Bereichen optimiert und am 11.12.2020 am Stuttgarter Flughafen vorgestellt. Der Flieger gehört der Firma H2Fly. Die Forscher hoffen, die zu Grunde liegende Technologie in den nächsten zehn Jahren so perfektionieren zu können, dass dann Regionalflugzeuge mit 40 bis 80 Passagieren mit der Kombination von Wasserstoff und Brennstoffzellen unterwegs sein können.

Der baden-württembergische Verkehrsminister Winfried Hermann würdigte bei der Präsentation am Flughafen die wissenschaftliche Leistung hinter Hy4: „Der Luftverkehr muss schnellstmöglich klimaschonender werden. Mit dem weltweit einzigartigen Wasserstoff-Brennstoffzellen-Flugzeug Hy4 stellt die Wissenschaft eine vielversprechende Technologie für emissionsfreies Fliegen vor. Mit dieser Expertise ist Baden-Württemberg auf dem Gebiet der Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie Vorreiter im globalen Wettbewerb.“

Erster Meilenstein des Projekts Hy4 sollten regional einsetzbare Flugtaxis für einzelne Passagiere sein. Doch seit dem Erstflug eines Flugzeuges mit Brennstoffzelle im Jahr 2008 haben Kallo und seine Partner aus Forschung und Industrie die zukunftsweisende Antriebstechnologie massiv weiterentwickelt. „Die mittlerweile sechste Generation des Systems umfasst Redundanzkonzepte für Wasserstofftank, Brennstoffzelle, Energieverteilung und den elektrischen Antrieb. Durch die so gesteigerte Effizienz und eine verbesserte Sicherheitsarchitektur werden in den kommenden zehn Jahren wasserstoffbetriebene Flugzeuge für bis zu 40 Passagiere und mit Reichweiten von 2000 Kilometern möglich“, erklärt Kallo.

Am Institut für Energiewandlung und -speicherung der Universität Ulm wurden der elektrische Motor sowie die Energieverteilungseinheit von Hy4 entwickelt, unter Laborbedingungen getestet und in Betrieb genommen. Der Elektromotor hat eine Leistung von 120 Kilowatt und ermöglicht damit eine Maximalgeschwindigkeit von 200 Kilometer pro Stunde. Die grundlegende Brennstoffzellenforschung und die Zusammenschaltung der Komponenten erfolgten größtenteils am DLR. Die H2FLY GmbH verantwortet hingegen die Gesamtsystemarchitektur aus Wasserstofftank, Brennstoffzelle sowie Elektroantrieb. Außerdem ist H2FLY für die sichere Integration und den Betrieb im Flugzeug verantwortlich.

„Die Universität Ulm hat sich mit dem deutschlandweit einzigen Exzellenzcluster im Bereich Batterieforschung und starken Partnern in der Wissenschaftsstadt zu einem international führenden Zentrum der Energieforschung entwickelt. Das umweltfreundliche Flugzeug Hy4 vereint Batterie- mit Brennstoffzellentechnologie und ist somit ein hervorragendes Anwendungsbeispiel für innovative Antriebskonzepte und die Mobilität von morgen“, betonte Professor Michael Weber, Präsident der Universität Ulm.

Die Kooperationspartner glauben fest an die Zukunft des Wasserstoffantriebs in der Luftfahrt – und wurden jetzt mit dem Permit-to-fly bestätigt. Somit rückt emissionsfreies, effizientes und gleichzeitig geräuscharmes Fliegen im Passagierbereich in greifbare Nähe. Als Förderer der ersten Stunde freuen sich auch Vertreter des Stuttgarter Flughafens über diese Entwicklung: „Das emissionsfreie Fliegen der Zukunft macht mit diesem Projekt beachtliche Fortschritte. Im Sinne des Klimas müssen wir die Technologieentwicklung in der Luftfahrt und deren Markteinführung weiter mit Nachdruck verfolgen, “ so Walter Schoefer, Sprecher der Geschäftsführung der Flughafen Stuttgart GmbH. Die künftigen Tests in Stuttgart werden sich bis Mai auf das Zusammenspiel und die Kopplung von neuen, noch leistungsfähigeren Antriebskomponenten fokussieren.

Die Projektpartner Hy4
Im Projekt Hy4 bündeln die Universität Ulm, das DLR, H2FLY und Diehl Aerospace (Datenkommunikation und Controlhardware) ihre Expertise. Auf internationaler Ebene werden sie von Pipistrel (Flugzeug-Hardware) und den Forschungseinrichtungen Politecnica di Milano, TU Delft, Universität Maribor sowie Cummins Canada unterstützt. Zu den Förderern zählen die Nationale Organisation Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NOW GmbH), das Bundeswirtschaftsministerium sowie das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur. Dazu kommen neben Mitteln aus der Industrie auch Mittel vom DLR, vom Flughafen Stuttgart und der Europäischen Kommission.

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