Im europäischen Forschungsprojekt NEWBORN entwickeln 18 Partner aus verschiedenen Disziplinen ein Antriebssystem, das mit Wasserstoff-Brennstoffzellen betrieben wird. Nun hat das Projekt einen weiteren Schritt auf dem Weg zu einem Wasserstoff-elektrischen Flugzeugantrieb im Megawattbereich erreicht.
Unter Leitung von Honeywell Aerospace wurden die wesentlichen Subsysteme einer Brennstoffzellen-Energiequelle zu einem funktionsfähigen Gesamtsystem zusammengeführt: Das System sei laut Honeywell-Angaben nun in der Lage, aus Wasserstoff elektrische Energie zu erzeugen und für einen elektrischen Flugzeugantrieb bereitzustellen. Die Arbeiten wurden von Honeywells Engineering-Team im tschechischen Brno gemeinsam mit weiteren Projektpartnern durchgeführt.
Brennstoffzellen-Energiequelle für elektrischen Flugzeugantrieb
Für die Tests entwickelte Honeywell eine eigene Versuchsanlage, die verschiedene Funktionen und Randbedingungen eines Flugzeugs nachbilden kann. Sie befindet sich derzeit bei der Forschungsorganisation ÚJV Řež nahe Prag. Neben den Brennstoffzellen umfasst die Anlage unter anderem Systeme zur Medienversorgung, elektrische Komponenten, Steuerungs- und Sicherheitseinrichtungen sowie die Wärmeabfuhr.
Bei den bisherigen Versuchen wurde das Zusammenspiel der einzelnen Subsysteme überprüft. Dazu gehörten unter anderem Dichtigkeit, Betriebsparameter der Medienkreisläufe, Regelalgorithmen und Schutzfunktionen. Weitere Tests sollen nun den nutzbaren Leistungsbereich vergrößern sowie Stabilität und Robustheit des Systems untersuchen.
NEWBORN entwickelt Antriebssystem im Megawattbereich
NEWBORN steht für „NExt generation high poWer fuel cells for airBORNe applications“ und ist Teil der Clean Aviation Joint Undertaking, einer öffentlich-privaten Forschungsinitiative der Europäischen Union und der europäischen Luftfahrtindustrie. Das 2023 gestartete Forschungsprojekt entwickelt ein skalierbares Wasserstoff-Brennstoffzellen-Antriebssystem für die Luftfahrt. Ziel ist ein vollständiger Ground Demonstrator auf Technology Readiness Level 4.
Das Konzept basiert auf Brennstoffzellenmodulen der 1-MW-Klasse. Mehrere dieser Module sollen sich parallel betreiben lassen, sodass auch Antriebssysteme mit mehr als 3 MW Leistung möglich werden. Clean Aviation nennt für die Brennstoffzellen-Energiequelle eine angestrebte Leistungsdichte von mehr als 1,2 kW/kg. NEWBORN richtet die Technologie zunächst auf die größte CS-23-Klasse mit 19 Passagiersitzen aus.
Das Konzept basiert auf Brennstoffzellenmodulen der 1-MW-Klasse. Mehrere dieser Module sollen sich parallel betreiben lassen, sodass auch Antriebssysteme mit mehr als 3 MW Leistung möglich werden. Clean Aviation nennt für die Brennstoffzellen-Energiequelle eine angestrebte Leistungsdichte von mehr als 1,2 kW/kg. NEWBORN richtet die Technologie zunächst auf die größte CS-23-Klasse mit 19 Passagiersitzen aus.
Zwei Antriebssysteme sollen dort zusammen rund 2 MW Startleistung bereitstellen. Nach Angaben des Projekts soll bis 2030 eine Lösung für CS-23-Flugzeuge und bis 2035 für Flugzeuge der CS-25-Kategorie bereitstehen.
Nächster Schritt: kompletter Wasserstoff-elektrischer Antriebsstrang
Nach Abschluss der aktuellen Tests soll die Wasserstoff-Energiequelle nach Gorizia in Italien gebracht werden. Dort wird sie mit Batteriesystemen von Pipistrel und einem elektrischen Antriebssystem der Megawattklasse verbunden. Letzteres wurde gemeinsam von der University of Nottingham, Honeywell Aerospace und Pipistrel entwickelt.
Damit entsteht innerhalb von NEWBORN ein kompletter Antriebsstrang: Die Brennstoffzellen erzeugen aus Wasserstoff elektrische Energie, Batterien ergänzen das Energiesystem, und ein Elektromotor treibt schließlich einen Flugzeugpropeller an.
Hybrid-elektrisches Regionalflugzeug: Schnittstelle zu HERA
Eine wichtige Schnittstelle besteht zum ebenfalls über Clean Aviation geförderten Projekt HERA (Hybrid-Electric Regional Architecture). Das Projekt untersucht, wie zukünftige hybrid-elektrische Regionalflugzeuge grundsätzlich aufgebaut werden könnten.
Im Mittelpunkt stehen Flugzeuge mit etwa 50 bis 100 Sitzplätzen. Untersucht werden unterschiedliche Flugzeug- und Antriebsarchitekturen sowie deren Integration. Dazu gehören unter anderem Brennstoffzellen und Batterien, elektrische Antriebe und Hochvolt-Verteilnetze im Megawattbereich, aber auch Thermomanagement, neue Flügel- und Rumpfkonzepte und die Integration alternativer Energieträger.
Bilder: Honeywell Aerospace