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Brennstoffzelle in Entwicklung: DLR forscht mit MTU

 

06. Aug 2020 - 01:08 Uhr


Technik

Brennstoffzelle in Entwicklung: DLR forscht mit MTU

Der drohende Klimawandel, der zumeist auf das menschengemachte CO2 zurückgeführt wird, geht auch an der energieintensiven Luftfahrt nicht vorüber. Forscher suchen hier nach Möglichkeiten, die Emissionen zu reduzieren. Das DLR und die MTU Aero Engines wollen Emissionsfreiheit von Flugzeugen ist langfristig auch über Wasserstoff zu Strom für eine Elektrifizierung des Antriebs.


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 2020 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."


MoU beim DLR auf den Bildern


Enge Partnerschaft zwischen Forschung und Industrie: MTU Ae­ro En­gi­nes und DLR wollen jetzt eng zu­sam­men­ar­bei­ten, um die Ent­wick­lung von elek­tri­schen und hy­brid-elek­tri­schen An­triebs­sys­te­me in der Luft­fahrt vor­an­zu­brin­gen. Im Bild (v.l.n.r.): Bar­na­by Law, Chief En­gi­neer Fly­ing Fuel Cell der MTU, Lars Wag­ner, Vor­stand Tech­nik der MTU, Prof. Rolf Hen­ke, DLR-Vor­stands­mit­glied für Luft­fahrt­for­schung und -tech­no­lo­gie, Bur­kard Wig­ger, Lei­ter der DLR-Ein­rich­tung Flug­ex­pe­ri­men­te.


Elec­tric Flight De­mons­tra­tor (gra­fi­sche Dar­stel­lung): 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.


DLR und MTU Ae­ro En­gi­nes un­ter­zeich­nen Me­mo­ran­dum of Un­der­stan­ding: Am 05. Au­gust 2020 fand die Unterzeichnung Ab­sichts­er­klä­rung zur Ent­wick­lung ei­nes Flug­an­triebs mit Brenn­stoff­zel­le durch das DLR und die MTU Ae­ro En­gi­nes statt. Ziel mit der MTU als industriellem Partner ist es, den De­mons­tra­tor in den kom­men­den Jah­ren mit ei­ner was­ser­stoff­be­trie­be­nen Brenn­stoff­zel­le und ei­nem ein­sei­ti­gen elek­tri­schen Pro­pel­ler­an­trieb aus­rüs­ten und im Flug tes­ten. Im Bild (von links): Bar­na­by Law, Chief En­gi­neer Fly­ing Fuel Cell der MTU, Lars Wag­ner, Vor­stand Tech­nik der MTU, Prof. Rolf Hen­ke, DLR-Vor­stands­mit­glied für Luft­fahrt­for­schung und -tech­no­lo­gie


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