Luftfahrt
In der Luftfahrt werden zukünftig hohe Zuwachsraten der Passagierzahlen erwartet, die deutliche Reduktionen der spezifischen Treibhausgasemissionen erfordern. Dabei wird der Nutzung von Wasserstoff ein großes Potential eingeräumt, wenn dieser in Brennstoffzellen oder für die Verbrennung in modifizierten Turbinen genutzt wird. Elektrisches Fliegen mit Strom aus Brennstoffzellen wird vor allem für die Kurz- und Mittelstrecke als umweltfreundliche Lösung angesehen. Dabei werden höchste Anforderungen an Gewicht, Leistungsdichte, Ausfallsicherheit und Lebensdauer gestellt.
Forschungs- und Entwicklungsarbeiten streben deshalb kurzfristige Entwicklungsetappen an. Dazu gehören zum einen hybridisierte Brennstoffzellen-Batterie-Hauptantriebe für Flugzeuge (bis zu 60 Passagiere) und zum anderen die Entwicklung von Komponenten und Systemen auf Brennstoffzellenbasis für den elektrischen Antriebsstrang größerer Passagiermaschinen.
Ein gutes Grundverständnis der Wasserstofftechnologie in der Luftfahrt konnte durch die verschiedenen F&E-Arbeiten im NIP erlangt werden. Hochintegrierte Systeme auf Basis von Druckwasserstoff im Bereich der Kleinflugzeuge für bis zu vier Personen wurden realisiert, validiert und demonstriert. Die Vorbereitung der Hochskalierung auf eine Leistung von 1,5 MW und größer ist Gegenstand laufender Projekte.
Die wesentlichen Ziele der kommenden Jahre liegen in der Entwicklung und Markteinführung der Wasserstoff-Brennstoffzellen-Technologie für den emissionsfreien Einsatz in der kommerziellen Luftfahrt. Erste Flugzeuge sollen für 40 bis 60 Passagiere ausgelegt sein und etwa 2.500 km Reichweite erreichen. Gleichzeitig wird die Entwicklung von Komponenten und Systemen in darüberhinausgehende Leistungsklassen vorbereitet.
F&E-Arbeiten im NIP thematisieren die Entwicklung von Flüssigwasserstoffspeichern sowie eine Optimierung der Faktoren Kosten, Lebensdauer und Leistungsdichte, aber auch bestehenden Hürden und Herausforderungen in der Entwicklung und Hochskalierung der Brennstoffzellenkomponenten für Subsysteme im Megawatt-Bereich.
Für einen Betrieb von Flugzeugen in den relevanten Leistungsklassen und notwendigen Reichweiten kommt aus Gewichts- und Volumengründen vor allem die Speicherung des Wasserstoffs in flüssiger Form in Betracht. Somit ist die Weiterentwicklung dieser Speicherform für die Verwendung in Flugzeugen ein zentrales Element. Hierfür muss auch das Flughafenvorfeld und seine Infrastruktur für die Betankung von flüssigem Wasserstoff für die Luftfahrt ertüchtigt werden.