Fliegendes Labor mit Null Emissionen

Das Forschungsflugzeug Antares DLR-H2 ist weltweit das erste bemannte Flugzeug, das ausschließlich durch Brennstoffzellen angetrieben werden kann. Nur noch reines Wasser kommt aus dem Auspuff, Start, Flug und Landung sind damit CO₂-frei und praktisch auch lautlos. Denn im Brennstoffzellenantrieb wird Wasserstoff in einer direkten elektrochemischen Reaktion mit dem Sauerstoff der Luft ohne Verbrennung in elektrische Energie umgewandelt. „In einer vergleichbaren Anwendung hat ein Antriebsstrang mit einem Verbrennungsmotor einen Wirkungsgrad von nur etwa 28 Prozent, mit der Brennstoffzelle werden dagegen 43 Prozent erreicht“, sagt Projektleiter Dr. Josef Kallo vom Institut für Technische Thermodynamik am DLR-Standort Stuttgart. Die DLR-Ingenieure arbeiten eng mit Projektpartnern aus der Industrie zusammen, als Partner mit an Bord sind BASF Fuel Cells, Serenergy (Dänemark) und Lange Research Aircraft GmbH, wo das Brennstoffzellenflugzeug Antares gebaut und umgerüstet wurde. Das Basisflugzeug Antares ist mit 460 Kilogramm ein Leichtgewicht, für das Brennstoffzellensystem und den Wasserstoffspeicher wurden zwei zusätzliche Außenlastbehälter eingebaut, die unter den dafür verstärkten Tragflächen angebracht wurden. Mit der Antares DLR-H2 können Brennstoffzellensysteme sowohl für den Motorantrieb kleiner Flugzeuge als auch zur Bordstromerzeugung großer Flugzeuge unter realen Bedingungen getestet werden. Denn Ende 2009 hat das Brennstoffzellenflugzeug bewiesen, dass die Systeme auch in Flughöhen von mehr als 2.500 Metern noch funktionieren. „Mit dem Höhenrekord konnten wir nachweisen, dass die Brennstoffzelle auch bei Unterdruck effizient und sicher fliegt“, sagt Kallo. Die bisher im Stuttgarter Labor durchgeführten Versuche mit der Brennstoffzelle bei luftfahrtähnlichen Druckverhältnissen wurden damit im realen Flug bestätigt. „Für Passagierflugzeuge mit ihren hohen Traglasten wäre ein Brennstoffzellenantrieb jedoch noch unrealistisch. Dort könnte aber in Zukunft die Bordstromversorgung durch ein vergleichbares System gesichert werden“, erklärt Kallo. Darüber hinaus würde eine auf Brennstoffzellen basierende Bordstromversorgung auch Wasser produzieren, pro Kilowatt Leistung rund 0,5 Liter Wasser pro Stunde. Im Verlauf eines Transatlantikflugs könnten so – je nach Flugzeugtyp – zwischen 500 und 3.000 Liter Wasser produziert und verwendet werden. Dadurch muss weniger Wasser mitgeführt werden, so dass Gewicht und damit wiederum Treibstoff gespart wird.