Brennstoffzellenanwendungen in der Luftfahrt
Im Mittelpunkt der Brennstoffzellen-Aktivitäten auf dem Stand G60/2 in Halle 13 stehen die neuesten Forschungen und Entwicklungen im Bereich Luftfahrt. Schließlich erwartet man von dem Einsatz der Brennstoffzelle in diesem Bereich eine wesentliche Verringerung der Umweltbelastungen (Schadstoffe, Lärm etc.), bei gleichzeitig höherem Wirkungsgrad und – quasi nebenbei – kann das im Prozess gewonnene Wasser in den Bordkreislauf eingespeist werden. Allerdings sind die Anforderungen für den Einsatz der Brennstoffzelle in der Luftfahrt auch besonders hoch.
Dass diese Herausforderungen angenommen werden, hat das DLR in Zusammenarbeit mit Airbus bereits bewiesen. Auf der Messe wird das in das DLR Forschungsflugzeug ATRA eingebaute Brennstoffzellensystem zur Ansteuerung der Notstromversorgung in einem Flugzeug-Schnittmodell im Maßstab 1:20 zu sehen sein.
Wie Brennstoffzellen im Forschungslabor unter Flugbedingungen getestet und optimiert werden können, zeigt der im Institut für Technische Thermodynamik entwickelte Inklinations-Teststand. In diesem wird die Funktionsfähigkeit eine 12,5 kW Brennstoffzelle in unterschiedlichsten Dreh- und Neigungswinkeln (bis zu 360 Grad frei drehbar) gemessen und analysiert. Die Ergebnisse hieraus sollen wichtige Beiträge zur Qualifizierung und Zulassung der Brennstoffzelle in der Luftfahrt liefern.
Der Entwicklung von Brennstoffzellen nicht nur in der Luftfahrt, sondern auch für andere mobile Bereiche, dient der neu entwickelte und auf der Messe ausgestellte Teststand mit segmentierter Zelle bei 130° C. Mit diesem Teststand kann die Verteilung der Stromdichte in den Zellen ortsaufgelöst gemessen und eventuelle Leistungsschwankungen analysiert werden. Bislang gelang dies bei einer Brennstoffzellen-Betriebstemperatur von bis zu 80° C. Mit der am Institut für Technische Thermodynamik weiter modifizierten Meßtechnik ist dies nun auch bei Betriebstemperaturen von 130° C möglich. Die erhöhte Betriebstemperatur ist wichtig, um möglichst einfache Systemtechnik in mobilen Anwendungen gemeinsam mit der Brennstoffzelle einsetzen zu können.
Ebenfalls ausgestellt wird das Modell einer beim DLR entwickelten Unitized Reversible Fuel Cell (URFC, reversible Brennstoffzelle) . Ein solche, ‘wieder¬aufladbare’ Brennstoffzelle funktioniert - vereinfacht dargestellt - wie ein Akku: Aus den in den Tanks vorhandenen Komponenten Wasserstoff und Sauerstoff wird in der Brenn¬stoff¬zelle Strom erzeugt (Entladevorgang). Als Nebenprodukt ensteht hierbei Wasser. Der Lade¬vorgang funktioniert dann mit umgekehrtem Funktionsprinzip: Das entstandene Wasser wird mithilfe der Elektrolyse aufgespalten in Wasserstoff und Sauerstoff. Diese Komponeten werden wieder in die Tanks zugeführt und können so erneut zur Stromerzeugung genutzt werden – der Akku ist wieder ‘voll’ (regenerative Brennstoffzelle).
Solarforschungsaktivitäten
Unter dem Messe-Thema ‘Solarthermische Kraftwerke’ präsentiert sich die Abteilung Solarforschung des Instituts für Technische Thermodynamik mit einem eigenen Stand in Halle 27 im Bereich ‘Solar Gigawatt’:Vorgestellt werden industrienahe Dienstleistungen im aufstrebenden Markt solarthermischer Kraftwerke, die zukünftig im DLR Qualifizierungszentrum für Komponenten solarthermischer Kraftwerke am Standort in Köln-Porz, in den Testanlagen auf der Plataforma Solar im spanischen Almería und auch durch die DLR-Ausgründung ‘CSP Services’ erbracht werden. Hierzu gehören optische Meßverfahren für die Analyse und Qualitätssicherung von Konzentratoren (Heliostate oder Parabolrinnen) solarthermischer Kraftwerke.
Die Software “Greenius”, ein vom DLR entwickeltes Simulationsprogramm, ermöglicht es, technische und ökonomische Analysen von Kraftwerksprojekten im Bereich der regenerativen Energien durchzuführen. Mit Hilfe von meteorologischen Datensätzen, technischen und standortspezifischen Angaben sowie ökonomischen Rahmenbedingungen berechnet diese Software die Systemerträge, Systemwirkungsgrade, Stromgestehungskosten und weitere technische und ökonomische Parameter.
Darüber hinaus wird gemeinsam mit den Projektpartnern ein Modell des Solarturmkraftwerks Jülich gezeigt. Von Solarthermischen Kraftwerken erhoffen sich Experten ein hohes Potenzial für die weltweite Stromproduktion und den Klimaschutz, aber auch große Exportchancen für die deutsche Wirtschaft. Mit dem Bau der Demonstrationsanlage, die als Referenz für zukünftige kommerzielle Projekte in Solarmärkten Südeuropas und Nordafrikas dienen soll, wurde im September 2007 begonnen, die Inbetriebnahme ist für Ende diesen Jahres angedacht. Der eingebaute Strahlungsempfänger (Receiver) der Anlage wurde am DLR entwickelt und patentiert.