- Cryoplane
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Als Wasserstoffflugzeug wird ein bisher (Stand: 2006) noch hypothetisches Flugzeug bezeichnet, das Wasserstoff als Kraftstoff verwendet.
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Das Cryoplane-Projekt
Unter dem Namen Cryoplane (dtsch. Kälteflugzeug) lief im Zeitraum 2000 bis 2002 ein Großprojekt von 36 Firmen, Hochschulen und Behörden unter der Führung von Airbus, mit dem Ziel die technische und wirtschaftliche Machbarkeit, sowie Sicherheitsaspekte und die Umweltverträglichkeit von flüssigem Wasserstoff als Flugzeugkraftstoff zu untersuchen, sowie Strategien für einen möglichst reibungslosen Wechsel zu diesem neuen Treibstoff zu erarbeiten. Der Name des Projektes leitet sich aus der Notwendigkeit ab Wasserstoff auf mindestens −253 °C abzukühlen um es in flüssigem Zustand zu halten.
Die folgende Nennung von Vor- und Nachteilen basiert größtenteils auf bisher bekanntgegebenen Erkenntnissen aus diesem Projekt.
Vorteile
Da Wasserstoff bei gleicher Masse das 2,8-fache an Energie enthält wie Kerosin würde ein Wasserstoffflugzeug bei gleicher Reichweite erheblich weniger Treibstoff benötigen als eine heutige Maschine und würde somit den Transport höherer Nutzlasten ermöglichen.
Darüber hinaus kann Wasserstoff prinzipiell per Elektrolyse aus Wasser gewonnen werden. Allerdings ist für diesen Vorgang elektrische Energie vonnöten, welche derzeit hauptsächlich durch Verbrennung fossiler Energieträger und Kernenergie erzeugt wird. Durch das einfache Prinzip der Elektrolyse ergibt sich jedoch ein Vorteil in der militärischen Nutzung, da Produktionsanlagen schnell gebaut und flexibel eingesetzt werden können.
Wasserstoff verbrennt ohne Emission von Kohlendioxid, Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen, daher hätten Wasserstoffflugzeuge deutlich geringere schädliche Auswirkungen auf die Umwelt. Ein möglicher wirtschaftlicher Vorteil ergibt sich hieraus, wenn Regierungen – z. B. zur Umsetzung der Vereinbarungen des Kyoto-Protokolls – Förderungsmaßnahmen für emissionsarme Technologien beschließen. Allerdings entstehen weiterhin Wasserdampf (Kondensstreifen, bei gleicher Turbinenleistung sogar intensiver) und Stickoxide.
Im Brandfall wird die Tatsache als Vorteil angesehen, dass Wasserstoff bei Temperaturen über −252,882 °C gasförmig und leichter als Luft ist. Die Bildung von Brandteppichen, wie sie bei auslaufendem Kerosin auftritt, wäre somit ausgeschlossen, da austretender Wasserstoff diese Schwelle schnell überschreiten und nach oben entweichen würde. Im Ergebnis könnten Rettungskräfte leichter zu einer am Boden havarierten Maschine vordringen.
Nachteile
Das Volumen von Wasserstoff ist auch im flüssigen Zustand noch viermal größer, als es bei Kerosin der Fall ist. Das hat zur Folge, dass entweder weniger Raum für Nutzlasten verbleibt oder dass die Rümpfe von Wasserstoffflugzeugen entsprechend größer ausgelegt werden müssten. Darüber hinaus müssen Tanks, in denen flüssiger Wasserstoff transportiert werden soll, beim heutigen Stand der Technik Kugel- oder Zylinderform haben. Damit ist eine Unterbringung der Tanks in den Tragflächen – wie es heute bei Kerosintanks der Fall ist – nur noch begrenzt möglich. Dies führt dazu, dass neue Positionen für die Unterbringung der Treibstofftanks gefunden werden müssen. Diskutiert wird derzeit z. B. über einen Einbau im Rumpf oberhalb der Passagier- bzw. Frachtkabine.
Der Einsatz von Wasserstoff als Treibstoff bedingt vollkommen neue Konstruktionen für Tanks, Kraftstoffsysteme und Triebwerke der Maschinen, sowie eine neue Technik der Betankung an Flughäfen. Der dadurch entstehende Aufwand und die derzeit noch vergleichsweise hohen Kosten für die Herstellung von flüssigem Wasserstoff stehen dem wirtschaftlichen Betrieb von Wasserstoffflugzeugen erschwerend entgegen.
Wasserstoff muss selber hergestellt werden, dabei können weitere Nachteile auftreten. Derzeit geschieht dies aus Erdgas unter Kohlendioxid-Freisetzung. Die Herstellung aus Biomasse, die nur begrenzt zur Verfügung steht, ist im Versuchsstadium. Eine Herstellung durch Elektrolyse aus Solarstrom ist heute zu teuer.
Das Hydrogenius-Projekt
An der Universität Stuttgart entwickelt das Institut für Flugzeugbau unter dem Projektnamen Hydrogenius einen mit Wasserstoff angetriebenen 2-sitzigen Motorsegler. Die als gasförmiger Wasserstoff gespeicherte Energie wird in einer Brennstoffzelle in Strom umgewandelt; ein Elektromotor treibt die Luftschraube an.
Siehe auch
- Variante Tu-155 im Artikel Tupolew Tu-154
Weblinks
- http://ec.europa.eu/research/growth/gcc/projects/in-action-cryoplane.html
- http://www.h2hh.de/downloads/Westenberger.pdf
- http://www.diebrennstoffzelle.de/h2projekte/mobil/cryoplane.shtml
- http://www.innovations-report.de/html/berichte/verkehr_logistik/bericht-46118.html
- http://www.ifb.uni-stuttgart.de/index.php/en/forschung/flugzeugentwurf/hydrogenius
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