Weltpremiere: Erstes Passagierflugzeug mit Brennstoffzelle

Weltpremiere: Erstes Passagierflugzeug mit Brennstoffzelle

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So soll das "HY4" künftig Passagiere lautlos über kurze Strecken transportieren. (Bild: DLR)

von Angela Schmid

Für Kurzstreckenflüge könnte es nun eine umweltfreundliche Alternative mit Wasserstofftank und Elektromotor geben.

Sauber, leise, energieeffizient und sicher gleitet das viersitzige Flugzeug "HY4" durch die Luft. Es ist - eine kleine Revolution - das weltweit erste Passagierflugzeug, das mit Brennstoffzellen angetrieben wird.

Der Beginn einer neuen Ära der Luftfahrt? "Mit der HY4 wollen wir Elektromobilität in die Luft bringen, die Machbarkeit dieser Technologie demonstrieren und konkrete Anwendungsfelder im Passagiertransport aufzeigen", erklärt Projektleiter Josef Kallo, Koordinator Elektrisches Fliegen am Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), der den Flieger mit Projektpartnern entwickelte.

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Bei dem mit Wasserstoff angetriebenen Flugzeug setzen die Forscher auf ein spezielles Hybridsystem: Hauptenergiequelle ist eine Niedertemperatur-PEM-Brennstoffzelle, die Wasserstoff und Luftsauerstoff in Wasser und elektrische Energie umwandelt. Im Reiseflug versorgt die Brennstoffzelle den Elektromotor mit Strom. Lastspitzen beim Start und bei Steigflügen deckt eine Lithium-Hochleistungsbatterie ab.

Bis zu 200 km/h

Der Elektromotor der "HY4" hat eine Leistung von 80 Kilowatt und ermöglicht eine Höchstgeschwindigkeit von rund 200 sowie eine Reisegeschwindigkeit von 145 Kilometern pro Stunde. Abhängig von Geschwindigkeit, Flughöhe und Zuladung schafft der Null-Emissions-Flieger eine Strecke von 750 Kilometern - wenn der Wasserstoff gasförmig in einem gängigen Druckwasserstofftank gespeichert wird.

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Bislang gibt es das "HY4" in der Luft nur als Konzept - Ende des Monats soll es aber bereits einen Testflug absolvieren. (Bild: DLR)

Mit einem vom DLR entwickelten Flüssigwasserstoff ist sogar eine Flugstrecke von bis zu 1500 Kilometern ermöglich, was etwa der Strecke Berlin –Moskau entspricht. Rund 1,2 Kilogramm Wasserstoff, der sicher in kohlefaserverstärkten Tanks aufbewahrt wird, benötigt der Flieger für eine Strecke von 100 Kilometer.

Bei nur drei Passagieren dürften die Ticketpreise derzeit noch recht teuer sein - in Zukunft soll "HY4" aber auch mehr Passagiere befördern. Aus Sicht von Kallo ist ein Achtsitzer in zehn Jahren realistisch, ein Flugzeug für 40 Passagiere in 20 Jahren. Für kürzere Strecken zumindest: "Aus unserer Sicht eignen sich elektrisch betriebene Flugzeuge vor allem dazu, als Air Taxis die Regionalflughäfen, die ein- oder zweihundert Kilometer auseinanderliegen, besser zu vernetzen oder mit größeren Flughäfen zu verbinden", sagt Kallo.

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14 Elektromotoren bringen das Flugzeug in die Luft. (Grafik: NASA Langley/Advanced Concepts Lab, AMA, Inc.)

Für solch kürzere Strecken sind elektrische Antriebe besonders gut geeignet, weil sie lärm- und emissionsarm sind und aufgrund ihres hohen Drehmoments auch auf kurzen Bahnen starten und landen können. 

Neue Konzepte für die Kurzstrecke

Die schnelle Anbindung strukturschwächerer Gebiete an größere Zentren mit wenig zusätzlicher Infrastruktur könnte eine weitere Einsatzmöglichkeit sein. "Gerade im kürzeren Streckenbereich hat elektrisches Fliegen das Potenzial, als Türöffner zu dienen – um neue Verkehrskonzepte aufzubauen und zu erproben und gleichzeitig auf sehr effiziente, emissionsarme bis hin zu komplett emissionslose Technologien zu setzen", so Kallo. Er ist überzeugt: "Das Thema elektrisches Fliegen wird sicher in den nächsten Jahren viel Interesse erfahren."

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Antares war 2013 das erste Wasserstoffflugzeug überhaupt, das bemannt fliegen konnte. (Foto: DLR)

Vorerst wollen Kallo und sein Team die Technologie im "HY4" testen, um die Brennstoffzellen-Technologie an Bord zu optimieren. Leistungsfähigkeit, Effizienz und Zuverlässigkeit des Antriebssystems zu maximieren und für den Einsatz zum Passagiertransport zu erproben ist eine wissenschaftliche Herausforderung.

Ob der "HY4" hält, was er verspricht, muss er bereits am 29. September unter Beweis stellen. Dann steigt er ab dem Flughafen Stuttgart zum ersten Mal in die Lüfte. Die Branche zumindest freut sich, schließlich ist es ein Schritt in Richtung Umweltfreundlichkeit. Ziel ist, bis 2050 die Emissionen auf die Hälfte der Emissionen von 2005 zu reduzieren. Erreicht werden soll dies mit verbesserten Infrastrukturen am Boden und in der Luft sowie dem Einsatz von Biosprit.

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Tests laufen bei allen großen Flugzeugbauern, von denen sich einige in der Flightpath-2020-Initiative der Europäischen Kommission das Ziel gesetzt haben, in Europa zwei Millionen Tonnen nachhaltigen Flugkraftstoff bis zum Jahr 2020 zu produzieren. Wasserstoff wäre da, auch mit Blick auf die sogenannte Power-to-Gas-Technologie, ideal.

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