Die vorteilhafte Nutzung von Grünem Wasserstoff (H2) in seiner flüssigen Form (LH2) als Energieträger in der Luftfahrt erfordert radikalen Technologiefortschritt entlang der gesamten Kette von Produktion über Verflüssigung bis hin zur Bereitstellung und Speicherung in Kryotanks. Technologiehebel etwa in Bezug auf Performanz, Energiebedarf und Skalierbarkeit frühzeitig zu erkennen, ist eine wesentliche Voraussetzung für eine fundierte Potenzialbewertung.
Transport, Speicherung bis hin zur Nutzung an Bord des Flugzeuges.
Das Bauhaus Luftfahrt hat aufkommende Technologieoptionen entlang des (L)H2-Lebenszyklus identifiziert, vergleichend evaluiert und Perspektiven zur Steigerung des Gesamtwirkungsgrades abgeleitet. Der direkte Energiebedarf wird dominiert von der Herstellung, gefolgt von der Verflüssigung, für die sich wesentliches Verbesserungspotenzial zeigt.
Der zukünftige Einsatz gemischter Kältemittel sowie die Erhöhung der Anlagenkapazität sind wichtige Hebel für Gasverdichtungsverfahren, die bereits im industriellen Maßstab eingesetzt werden. Im Labormaßstab ist eine komplementäre Technologie vielversprechend. Sie beruht auf dem Prinzip der magnetischen Kühlung und setzt ein starkes Magnetfeld sowie feste Kältemittel ein. Es ergeben sich ähnliche Effizienzpotenziale wie für konventionelle Ansätze, jedoch bei kleinerer Anlagenkapazität und platzsparender umsetzbar – ohne große Kompressoren. Dies eröffnet Anwendungsperspektiven in Flughafennähe zur effizienten Verflüssigung kleinerer Mengen oder von Boil-off-Gas.
Zudem zeigt der Vergleich verschiedener Wasserstoff-Speicherkonzepte erhebliche Gewichtsvorteile für angeblich leckdicht getestete, Graphitfaser-basierte Komposit-Kryotanks. Diese Erkenntnisse werden integriert in holistische Betrachtungen zur zukünftigen Rolle von Wasserstoff in der Transformation hin zu einer nachhaltigen Luftfahrt.
Vergleich der Effizienz der H2Verflüssigung bei variierender Anlagenkapazität
Komplementäre Technologien zur H2-Verflüssigung: Gas- kompressionsverfahren werden deutlich effizienter durch Kapazitätssteigerung, die magnetische Kühlung zeigt Potenzial für kleinere H2-Mengen.
Vergleich von Speicherkonzepten: Wasserstoffmenge versus gravimetrischen Index
Demonstratoren für ultraleichte Tanks aus Verbundwerkstoffen eröffnen Perspektiven für eine erhebliche Reichweitenverlängerung von LH2-elektrischen Flugzeugen ver- glichen mit kerosinbetriebenen.