Brennstoffzellen produzieren keine Schadstoffe und keinen Feinstaub – vielmehr können ihre Produkte elektrische Energie, Wasser und sauerstoffarme Luft allesamt im Flugzeug sinnvoll verwendet werden: zur Deckung des hohen Strombedarfs moderner Flugzeuge, zur Versorgung der Toiletten und Luftbefeuchtung mit Wasser und zur Inertisierung des Kerosintanks. Das erhöht die Effizienz, spart Gewicht und dient einem umweltfreundlicheren Flugbetrieb. Die Haupttriebwerke schaltet der Pilot schon kurz nach der Landung aus, denn zur Abstellposition bewegt das Flugzeug nahezu geräuschlos ein elektrischer Antrieb, der aus dem Brennstoffzellensystem gespeist wird. Während der Abfertigung übernimmt es die Bodenstromversorgung und macht sowohl konventionelle Dieselaggregate (GPU) als auch Hilfsturbinen überflüssig. Den Pushback zurück auf die Rollleitlinie übernimmt wieder das elektrische Bugrad und kein Dieselschlepper. Vom viel geringeren Geräuschniveau und der besseren Luftqualität profitieren Flughafenmitarbeiter, Anwohner und Passagiere.Airbus und das DLR verfolgen das gemeinsame Ziel, die multifunktionelle Brennstoffzellenanwendung im Flugzeug langfristig aufzubauen. Aktuelle Ergebnisse fließen in die Entwicklung künftiger Flugzeugprogramme ein.
Machen Sie mit beim Online-Voting, wenn Ihnen dieses Projekt gefällt!
DLR und Airbus testeten elektrisches Bugrad im Rollversuch in Hamburg
Das für die Tests in das Flugzeug eingebaute Brennstoffzellensystem lieferte genügend elektrische Energie, um das 47 Tonnen schwere Flugzeug über das Rollfeld zu bewegen. Das Brennstoffzellensystem treibt dabei zwei Elektromotoren an, die in den beiden Felgen des Flugzeugbugrads eingebaut sind. Als direkter elektrochemischer Energiewandler, der aus Wasserstoff und Sauerstoff elektrische Energie produziert, arbeitet die Brennstoffzelle deutlich effizienter als eine Verbrennungskraftmaschine mit gekoppeltem Generator. Bei den Tests in Hamburg standen die Forscher noch vor weiteren technischen Herausforderungen: "Damit sich das Verkehrsflugzeug in Bewegung setzen konnte, musste ein sehr großes Drehmoment übertragen werden, ohne dass das Rad dabei durchdrehte", beschreibt Josef Kallo die Herausforderung, die die Forscher bei den Tests meistern konnten. Die notwendige Synchronisation der Antriebsmotoren im Bugfahrwerk hat sich bei den Tests als problemlos herausgestellt.
Einsparungen bei Treibstoff und Wartung
Durch den Einsatz der Brennstoffzelle kann sich auch die Betriebsdauer der Triebwerke verringern. Das bedeutet, dass diese in größeren Zeitabständen gewartet werden müssen. Wenn sich ein Flugzeug im Kurzstreckenbetrieb mit bis zu sieben Starts täglich mit einem elektrischen Bugrad über das Rollfeld bewegt, sind bis zu zwei Stunden weniger Betriebszeit der Triebwerke pro Tag möglich.
Die Brennstoffzelle bietet noch weiteres Potenzial für den Einsatz in Verkehrsflugzeugen und damit für die Reduzierung von Schadstoffen im Luftverkehr: In einem weiteren Forschungsprojekt arbeiten DLR und Airbus daran, das komplette Hilfstriebwerk (englisch: APU, auxiliary power unit) durch ein Brennstoffzellensysteme zu ersetzen. Die Hilfstriebwerke können, während die Haupttriebwerke stillstehen, die Energie für die elektrischen Systeme und die Druckluft-Systeme an Bord eines Flugzeugs liefern, damit wird unter anderem auch die Klimaanlage betrieben.
Das DLR arbeitet seit rund drei Jahren im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWi) am emissionsfreien Bodenantrieb für Flugzeuge. Im Rahmen des Luftfahrtforschungsprogramms LuFo IV hat das DLR in Zusammenarbeit mit dem Partner Airbus Deutschland GmbH ein flugzeugtaugliches Brennstoffzellensystem und mit Airbus und Lufthansa Technik einen elektrischen Bugradantrieb für einen Airbus A320 entwickelt.