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Wasserstoff, Brennstoffzelle: So sieht Airbus eine CO2-freie Zukunft

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Guillaume Faury steht unter Druck. Der Chef des Flugzeugherstellers Airbus hat gerade seine Mitarbeiter darüber informiert, dass aufgrund des Einbruchs der Luftfahrt infolge der Corona-Krise auch Entlassungen nicht ausgeschlossen werden können. Aber es gibt immer noch eine große Sorge – für die Zeit nach Corona.

Je mehr Flugzeuge abheben, desto stärker wird ihr Beitrag zum Klimawandel in den Fokus rücken. Faury muss eine Antwort finden, wenn es eines Tages kein Flugverbot geben soll. Seine Idee: Neue Airbus-Modelle könnten durch die Verwendung von Wasserstoff anstelle von Kerosin zu umweltfreundlichen Flugzeugen werden.

Faury hat angekündigt, dass Airbus bis 2035 ein emissionsfreies Flugzeug haben wird, dh ohne schädlichen CO2-Ausgabe, wird anbieten. Zu diesem Zweck würden verschiedene Technologiepfade untersucht und erste Demonstratoren gebaut, wie Prototyp-Vorläufer genannt werden.

Auf eins „Zero Emissions Day“ Der Flugzeughersteller wird am Montag seine Wasserstoffstrategie vorstellen. Dort wird auch der Bau von Demonstratoren angekündigt, beispielsweise für ein Kurzstreckenmodell mit einer Wasserstoffbrennstoffzelle zur Stromerzeugung für einen elektrischen Antrieb, so Branchenkreise.

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„Wir untersuchen alle Wasserstoffoptionen“, erklärt Airbus-Manager Glenn Llewellyn kurz vor der Präsentation. Es wird nach der idealen Lösung gesucht, um das Gas für die emissionsfreie Technologie auch für größere Flugzeuge einzusetzen. Airbus spricht von Wasserstoff als einem möglichen „Game Changer“, der die Formel „Fliegen trägt zur globalen Erwärmung“ beseitigen soll.

Es geht um die zukünftige Antriebstechnik, mit der die Nachfolgegenerationen der derzeit meistverkauften A320-Flugzeuge abheben und mit dem Airbus einen technologischen Vorsprung erzielen Boeing erreichen wollen. Der Flugzeughersteller kann auch von staatlichen Hilfspaketen aus Deutschland und Frankreich profitieren, die den Einsatz von Wasserstoff fördern.

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Es sind jedoch noch viele Hürden zu überwinden, bevor Passagiere im Wasserstoffflugzeug einer Fluggesellschaft sitzen können. Es ist auch eine Milliardenwette, ob es eines Tages doch keine supereffizienten Hochleistungsbatterien geben wird.

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Die Wissenschaft stimmt zu, dass der Flugverkehr rund 2,5 Prozent zu den vom Menschen verursachten CO2-Emissionen beiträgt. Mit mehr Flugzeugen könnte sich dieser Anteil jedoch in den nächsten Jahrzehnten verdoppeln.

Es gibt auch ein Dilemma. CO2, das Treibhausgas Kohlendioxid, ist nicht der einzige Schadstoff. Hinzu kommen Stickoxidemissionen, Wasserdampf und der daraus resultierende Kondensstreifenzirrus, dh Eiskristallwolken, sowie Aerosoleffekte, die zur globalen Erwärmung beitragen. Dies bedeutet, dass der Beitrag zur globalen Erwärmung größer ist als nur reines CO2-Anteil an.

In einer Studie der Manchester Metropolitan University, an der auch das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) beteiligt war, wurde kürzlich ein Beitrag der Luftfahrt zur globalen Erwärmung von 3,5 Prozent veranschlagt. Alle Akteure der Branche sind sich einig, dass etwas passieren muss, und Airbus-Chef Faury hat den Ehrgeiz, die Führung beim nachhaltigen Fliegen zu übernehmen.

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Die Verwendung von Wasserstoff wäre eine Lösung. Es gibt verschiedene Szenarien: In herkömmlichen Flugzeugtriebwerken kann auch reiner Wasserstoff verwendet werden, so dass kein CO entsteht2 entsteht. Das Flugzeug müsste jedoch enorm umgebaut und die Triebwerke angepasst werden.

Die wahrscheinlichere Lösung besteht darin, Wasserstoff in Brennstoffzellen zur Stromerzeugung zu verwenden, der wiederum Elektromotoren für den Flugzeugantrieb speist. Im Wesentlichen wäre es eine Alternative zu schweren Batterien in einem Elektroflugzeug. Hybridformen mit Brennstoffzellen und Batterien sind ebenfalls möglich.

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Mit Elektromotoren wären dann völlig neue Flugzeugkonfigurationen möglich. Anstelle von zwei großen Motoren unter den Tragflächen wären viele Elektromotoren, möglicherweise sogar in die Tragflächen integriert, wahrscheinlicher.

Ein weiteres Anwendungsgebiet könnte der sogenannte grüne Wasserstoff sein, der aus regenerativer Energie erzeugt und dann zur Herstellung von synthetischem Kraftstoff verwendet wird. Airbus-Chef Faury will bis 2025 entscheiden, welchen Technologiepfad er wählen soll.

Wasserstoff und die logistischen Probleme

Die möglichen Anwendungen klingen vielversprechend, aber es gibt immer noch enorme Herausforderungen und sogar Nachteile. Wasserstoff benötigt ein sehr großes Volumen. Daher müsste das Gas in gut isolierten Tanks im Flugzeug unter hohem Druck und in flüssiger Form bei minus 252 Grad Celsius befördert werden.

Es gibt auch große logistische Probleme. Derzeit tanken Flugzeuge ihr Kerosin an jedem größeren Flughafen auf, und der Treibstoff kann problemlos in Tankschiffen transportiert werden. An den Flughäfen gibt es noch keine Wasserstoffinfrastruktur.

Es stellt sich auch die Frage, wie der Wasserstoff selbst erzeugt wird. Darüber hinaus glauben Experten, dass die Verbrennung von Wasserstoff als Kerosinersatz in herkömmlichen Motoren noch größere Kondensstreifen erzeugt. Dies könnte jedoch durch niedrigere Höhen verringert werden.

Kerosin ist viel billiger als Wasserstoff

Kerosin ist auch erheblich billiger, einfacher zu handhaben und einfacher herzustellen. Laut DLR-Wissenschaftler Björn Nagel ist es „technologisch möglich, in rund zehn Jahren ein wasserstoffbasiertes Regionalflugzeug zu entwickeln“.

Dann schreibt er: „Es wird entscheidend sein, rechtzeitig die wirtschaftlichen Rahmenbedingungen zu schaffen, unter denen klimaneutrales Fliegen mit dem Fliegen mit Kerosin konkurrenzfähig wird.“ Grüner Wasserstoff wird in Zukunft wahrscheinlich auch in Zukunft teurer sein als Kerosin heute.

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In der Branche wird darauf hingewiesen, dass gut 40 Prozent des aktuellen CO2-Emissionen erfolgen auf Strecken von weniger als 2000 Kilometern. Diese Routen könnten mit der Wasserstoff-Brennstoffzellentechnologie emissionsfrei bedient werden.

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Es ist seit langem bewiesen, dass ein Wasserstoff-Brennstoffzellenflugzeug mit elektrischem Antrieb im Prinzip funktioniert. 2016 startete das weltweit erste viersitzige Testpassagierflugzeug, das Hy4-Modell, mit dieser Technologie vom Stuttgarter Flughafen.

Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelten den Antriebsstrang des Flugzeugs. Jetzt sollte alles ein paar Größen größer ausprobiert werden.

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