DLR und MTU wollen emissionsfreies Fliegen mit Brennstoffzelle

Electric Flight Demonstrator
Electric Flight Demonstrator (grafische Darstellung): Während bisher nur batterie-elektrisch angetriebene Kleinflugzeuge in Betrieb sind und sich hybrid-elektrische Kleinflugzeuge noch in der Flugerprobung befinden, hat das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) gemeinsam mit Siemens, MTU Aero Engines und Ruag Aviation eine Machbarkeitsstudie für ein 19-sitziges Testflugzeug auf Basis einer Dornier Do-228 erstellt. Die Studie zeigt gute Erfolgschancen für den Umbau und für die Erprobung eines nationalen Electric Flight Demonstrators, der über ein vollwertiges elektrisches Antriebssystem in der 500-Kilowatt-Leistungsklasse in den Ausbaustufen batterie-elektrischer und hybrid-elektrischer Betrieb mit zusätzlichem Gasturbinengenerator verfügt.

Emissionsfreies Fliegen lässt sich langfristig durch die umweltfreundliche Elektrifizierung des Antriebs, Beispiel durch die Wandlung von Wasserstoff in Strom, realisieren. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und die MTU Aero Engines setzen dazu auf einen Brennstoffzellen-Antriebsstrang, den sie gemeinsam entwickeln und validieren wollen. Als Flugdemonstrator dient eine Do 228. Am 05. August haben die Partner am DLR-Standort in Oberpfaffenhofen ein Memorandum of Understanding (MoU) unterzeichnet.

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und die MTU Aero Engines setzen jetzt auf einen Brennstoffzellen-Antriebsstrang, den sie gemeinsam entwickeln und validieren wollen. Als Flugdemonstrator dient eine Do 228. Am 05. August haben die Partner am DLR-Standort in Oberpfaffenhofen ein Memorandum of Understanding (MoU) unterzeichnet. Das Ziel ist das emissionsfreie Fliegen in der zivilen Luftfahrt. Die MTU Aero Engines AG ist Deutschlands führender Triebwerkshersteller. Die Kernkompetenzen der MTU liegen bei Niederdruckturbinen, Hochdruckverdichtern, Turbinenzwischengehäusen sowie Herstell- und Reparaturverfahren. MTU-Bauteile kommen bei einem Drittel der weltweiten Verkehrsflugzeuge zum Einsatz.

Brennstoffzelle für Flugzeuge

Unterschrieben wurde die Absichtserklärung von Prof. Rolf Henke, Mitglied des DLR-Vorstandes für Luffahrtforschung und -technologie, und Lars Wagner, Technik-Vorstand der MTU. “Obwohl in den letzten Jahren große Fortschritte zu Fragen von Leistung und Lebensdauer von Brennstoffzellen erzielt wurden, besteht für den Einsatz in der Luftfahrt noch erheblicher Forschungsbedarf”, erläuterte Prof. Rolf Henke. “Das nun geplante gemeinsame Vorhaben von Forschung und Industrie ist ein erster von vielen Schritten hin zu einer Zero Emission Aviation.”

Lars Wagner kommentierte: “Aus heutiger Sicht hat die Brennstoffzelle in Verbindung mit nachhaltig produziertem Wasserstoff langfristig das größte Potenzial, einen emissionsfreien Luftverkehr zu ermöglichen. Ausreichende Leistung und Reichweite für Regional-, Kurz- und Mittelstreckenflugzeuge könnte sie unserer Meinung nach bereitstellen.”

Um das zu entwickeln und zu validieren, wollen die Partner in den kommenden Jahren ein Flugzeug vom Typ Dornier 228 mit einer wasserstoffbetriebenen Brennstoffzelle und einem einseitigen elektrischen Propellerantrieb der Leistungsklasse von über 500 Kilowatt-Wellenleistung ausrüsten und im Flug testen. Brennstoffzellen verursachen mit Ausnahme von Wasser keine Emissionen und zeichnen sich durch einen hohen Wirkungsgrad aus.

Antriebsstrang samt Kühlung gesucht

Ziel des gemeinsamen Technologievorhabens ist die Entwicklung eines luftfahrtgeeigneten, vollständigen Antriebsstrangs (Power-Line) und dessen Kühlung (Cooling-Line). Die Elektrifizierung des Antriebsstrangs stellt dabei eine Kerntechnologie dar, die der Vorbereitung eines fliegenden brennstoffzellen-basierten Antriebsstrangs dient. Den Erstflug des Do 228-Demonstrators peilen die Partner ab 2026 an.

Die Leitung des Flugprojekts liegt beim DLR, das das Versuchsflugzeug zur Verfügung stellt und betreibt. Das DLR ist zudem für die Integration und Qualifizierung des Antriebsstrangs verantwortlich. Im Bereich der Flugerprobung, Flugzeugaerodynamik und -aeroelastik steuert die Forschungseinrichtung weiteres Know-how bei. Als Partner der Industrie bringt das DLR somit seine Gesamtsystemkompetenz in das gemeinsame Projekt ein. Aufgabe der MTU ist es, den gesamten wasserstoffbetriebenen Brennstoffzellen-Antriebsstrang zu entwickeln. Alle Arbeiten und die Integration erfolgen gemeinsam und in enger Abstimmung. Bis zu 80 Experten sollen involviert sein.

Henke betonte: “Die fliegende Testplattform wird wichtige Erkenntnisse für die Weiterentwicklung von elektrischen und hybrid-elektrischen Antriebssystemen liefern, um den ökologischen Fußabdruck der Luftfahrt auf null zu reduzieren.” Für die MTU erklärte Wagner: “Die Entwicklung einer flugfähigen Brennstoffzelle und die dabei gewonnenen Erfahrungen und Daten, unter anderem in den Bereichen Regelung und luftrechtliche Qualifizierung, sind für unsere weitere Produktentwicklung von entscheidender Bedeutung.”