29. September 2016

Emis­si­ons­frei­er An­trieb für die Luft­fahrt: Erst­flug des vier­sit­zi­gen Pas­sa­gier­flug­zeugs HY4

Erstflug Hy4 am Flughafen Stuttgart
Erst­flug Hy4 am Flug­ha­fen Stutt­gart
Bild 1/7, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Erstflug Hy4 am Flughafen Stuttgart

Das Was­ser­stoff-Brenn­stoff­zel­len-Flug­zeug Hy4 beim Erst­flug am 29. Sep­tem­ber 2016
Erstflug Hy4 am Flughafen Stuttgart
Erst­flug Hy4 am Flug­ha­fen Stutt­gart
Bild 2/7, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Erstflug Hy4 am Flughafen Stuttgart

Am 29. Sep­tem­ber 2016 flog das Was­ser­stoff-Brenn­stoff­zel­len-Flug­zeug Hy4 über dem Flug­ha­fen Stutt­gart
Hy4 nach dem Erstflug
Hy4 nach dem Erst­flug
Bild 3/7, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Hy4 nach dem Erstflug

Ge­mein­sam schie­ben: Hy4 nach dem Erst­flug (ab drit­ter Per­son von links) Prof. Ge­org Fun­del, Ge­schäfts­füh­rer Flug­ha­fen Stutt­gart, Prof An­dré Thess, Lei­ter DLR-In­sti­tut für Tech­ni­sche Ther­mo­dy­na­mik, Ivo Bos­ca­rol, Ge­schäfts­füh­rer Pi­pistrel, Prof. Jo­sef Kal­lo, Pro­jekt­lei­ter Hy4 im DLR, zu­sam­men mit DLR-Mit­ar­bei­tern.
Start zum Erstflug
Start zum Erst­flug
Bild 4/7, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Start zum Erstflug

Ge­gen 11:10 hob das vier­sit­zi­ge Flug­zeug Hy4 am Stutt­gar­ter Flug­ha­fen ab.
Hy4 am Flughafen Stuttgart
Hy4 am Flug­ha­fen Stutt­gart
Bild 5/7, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Hy4 am Flughafen Stuttgart

Letz­te Vor­be­rei­tun­gen vor dem Erst­flug. Die Hy4 hat zwei Rümp­fe, die über den Flü­gel sehr fest mit­ein­an­der ver­bun­den sind. In je­dem der bei­den Rümp­fe ha­ben zwei Pas­sa­gie­re Platz.
Wasserstoff-Brennstoffzellen-Antrieb
Was­ser­stoff-Brenn­stoff­zel­len-An­trieb
Bild 6/7, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Wasserstoff-Brennstoffzellen-Antrieb

Das Flug­zeug wird mit Was­ser­stoff an­ge­trie­ben, der in ei­ner Brenn­stoff­zel­le in Strom um­ge­wan­delt wird. Der Elek­tro­mo­tor der Hy4 hat ei­ne Leis­tung von 80 Ki­lo­watt.
Technische Erprobungsflüge in Slowenien
Tech­ni­sche Er­pro­bungs­flü­ge in Slo­we­ni­en
Bild 7/7, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Technische Erprobungsflüge in Slowenien

Die Hy4 wur­de in Cer­klje ob Krki im öst­li­chen Slo­we­ni­en zu­sam­men mit dem Flug­zeugher­stel­ler Pi­pistrel um­ge­baut und tech­nisch er­probt.

Am 29. September 2016 startete das viersitzige Passagierflugzeug HY4 zum offiziellen Erstflug vom Flughafen Stuttgart. Die HY4 ist weltweit das erste viersitzige Passagierflugzeug, das allein mit einem Wasserstoffbrennstoffzellen-Batterie-System angetrieben wird. Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelten den Antriebsstrang des Flugzeugs und arbeiteten in dem Projekt gemeinsam mit Partnern aus Industrie und Forschung.

Das Brennstoffzellenflugzeug HY4 wurde vom DLR-Institut für Technische Thermodynamikmit den Partnern Hy­dro­ge­nics, Pi­pistrel, H2FLY, der Uni­ver­si­tät Ulm und dem Flughafen Stuttgart entwickelt. Wissenschaftler des DLR verantworteten dabei die Entwicklung des Wasserstoffbrennstoffzellen-Antriebs und seine Integration in das Flugzeug. Der Antriebsstrang besteht aus einem Wasserstoffspeicher, einer Niedertemperatur-Wasserstoffbrennstoffzelle sowie einer Hochleistungsbatterie. Die Brennstoffzelle wandelt die Energie des Treibstoffs Wasserstoff direkt in elektrische Energie um. Als einziges Abfallprodukt entsteht dabei Wasser. Mit dem so gewonnenen Strom treibt der Elektromotor den Propeller des Flugzeugs an. Die an Bord mitgeführte Lithium-Ionen-Batterie liefert zusätzlichen Strom während der Startphase und bei Steigflügen. Wird der für die Brennstoffzelle benötigte Wasserstoff durch Elektrolyse erzeugt, die Strom aus erneuerbaren Energien nutzt, fliegt die HY4 komplett emissionsfrei. Das Flugzeug wird von der DLR-Ausgründung H2FLY betrieben.

Wichtiger Schritt für eine nachhaltige Luftfahrt

Violeta Bulc, EU-Kommissarin für Verkehr sagte zu Thema emissionsfreies Fliegen: "Ich bin stolz darauf, dass europäische Forscher und Hersteller dieses mit einer Wasserstoff-Brennstoffzelle angetriebene Flugzeug verwirklicht haben. Derartige vorausschauende Aktivitäten verkörpern die Zukunft des emissionsfreien Fliegens. Die Kommission unterstützt nachdrücklich solche Initiativen, die voll im Einklang mit unserer neuen Strategie für eine emissionsarme Mobilität stehen. Die Luftfahrt spielt eine wichtige Rolle dabei, Menschen zusammen zu bringen, große Städte sowie entfernten Standorten zu verbinden. Sie stellt auch sicher, dass Unternehmen wachsen und sich entwickeln können. Die EU wird weiterhin solche Initiativen unterstützen, um Innovationen voranzutreiben." Prof. Georg Fundel, Geschäftsführer der Flughafen Stuttgart GmbH freut sich, dass der Erstflug am Flughafen Stuttgart stattgefunden hat: "Der Flughafen Stuttgart wie auch die Luftfahrt allgemein erwarten in Zukunft ein weiteres Wachstum. Dies ist für uns ein wichtiger Grund auf ein umweltfreundliches und vielleicht eines Tages sogar emissionsfreies Fliegen und innovative Technologien zu setzen."

Electric Air Taxis im Regionalverkehr

"Große Passagierflugzeuge werden auf absehbare Zeit noch mit konventionellen Antrieben fliegen. Es gehört jedoch zu den großen Herausforderungen der nächsten Jahrzehnte, die Elektromobilität in die Luft zu bringen und den Luftverkehr der Zukunft CO2-neutral zu machen", beschreibt Prof. André Thess, Leiter des DLR-Instituts für Technische Thermodynamik. "Unser Ziel ist es, den Brennstoffzellen-Antriebstrang weiter zu verbessern und ihn langfristig auch in Regionalflugzeugen mit bis zu 19 Passagieren zum Einsatz zu bringen." Zum Thema elektrisches Fliegen ist das DLR zudem gemeinsam mit den Industrieunternehmen Airbus Group und Siemens, 20 Universitätsinstituten und weiteren Helmholtz-Zentren in der Helmholtz-Initiative DLR@UniElectric Flight aktiv.

Der Elektromotor der HY4 hat eine Leistung von 80 Kilowatt und ermöglicht eine Höchstgeschwindigkeit von rund 200 sowie eine Reisegeschwindigkeit von 165 Kilometern pro Stunde. Abhängig von Geschwindigkeit, Flughöhe und Zuladung ist eine Reichweite zwischen 750 und 1.500 Kilometern möglich. Auffallendes Merkmal der HY4 sind ihre zwei Rümpfe, die über den Flügel sehr fest miteinander verbunden sind. In jedem der beiden Rümpfe haben zwei Passagiere Platz. Das Maximalgewicht der HY4 beträgt 1.500 Kilogramm. "Mit der HY4 haben wir nun eine optimale Plattform, um den Einsatz der Brennstoffzelle im Flugzeug weiterzuentwickeln", sagt Prof. Josef Kallo, Leiter des Projektes HY4 im DLR und Professor an der Universität Ulm. "Kleine Passagierflugzeuge wie die HY4 können sehr bald im Regionalverkehr als Electric Air Taxis eingesetzt werden und eine flexible und schnelle Alternative zu bestehenden Transportmitteln bieten."

Das HY4-Projekt

Unter Federführung des DLR-Instituts für Technische Thermodynamik, das auch die Gesamtintegration des Antriebsstrangs verantwortet, haben sich zur Verwirklichung des weltweit ersten Brennstoffzellenpassagierflugzeugs folgende Partner zusammengeschlossen: der Brennstoffzellenhersteller Hydrogenics, der slowenische Flugzeugbauer Pipistrel, die Universität Ulm als wissenschaftlicher Partner sowie der Flughafen Stuttgart als Heimatflughafen der HY4. Die DLR-Ausgründung H2FLY betreibt die HY4 und betreute den Zulassungsprozess. Das Projekt wurde mit Mitteln des DLR und des Stuttgarter Flughafens gefördert, Grundlagen der Brennstoffzelletechnologie durch die Na­tio­na­le Or­ga­ni­sa­ti­on Was­ser­stoff- und Brenn­stoff­zel­len­tech­no­lo­gie(NOW) gefördert. Für die Weiterentwicklung der Antriebstechnologie beabsichtigt das DLR Fördermittel im Rahmen des Na­tio­na­len In­no­va­ti­ons­pro­gramms Was­ser­stoff- und Brenn­stoff­zel­len­tech­no­lo­gie(NIP) der Bundesregierung zu beantragen.

Kontakt
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  • Denise Nüssle
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    In­sti­tuts­di­rek­tor
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    Ko­or­di­na­tor Grup­pe Ener­gie­sys­te­min­te­gra­ti­on
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