Das kalte Herz, das unsere ZEROe-Flugzeuge antreibt

H Wasserstoff ist der Schlüssel zu unserer Mission, bis 2035 emissionsfreie Flugzeuge auf den Markt zu bringen, aber er muss bei außergewöhnlich kühlen -253 °C gelagert werden. Um diese Technologie zu nutzen, müssen innovative kryogene Wasserstoffspeichertanks entwickelt werden. Glücklicherweise haben wir in unserem Netzwerk Teams mit genau den richtigen Fähigkeiten, um sie aufzubauen …

Wie fliegt ein Flugzeug mit Wasserstoff? Ob Wasserstoff direkt verbrannt oder in Brennstoffzellen in Strom umgewandelt wird: Zunächst muss er bei -253 °C sicher gespeichert werden! Erfahren Sie, wie unsere Teams in Toulouse, Nantes und Bremen zusammenarbeiten, um innovative Kryospeicher zu entwickeln und herzustellen, die wasserstoffbetriebene Flüge ermöglichen.

Wir sind ständig auf der Suche nach innovativen Technologien, die uns dabei helfen, unser Ziel zu erreichen, bis 2035 emissionsfreie Flugzeuge auf den Markt zu bringen. Ein ziemlich grundlegender Aspekt dabei ist, wie wir ein solches Flugzeug antreiben werden. Daher unternehmen wir große Anstrengungen, um eine unserer Meinung nach sehr überzeugende Option zu nutzen: Wasserstoff.

Vereinfacht ausgedrückt gibt es zwei Haupttechnologien, die es einem Flugzeug ermöglichen, direkt mit Wasserstoff zu fliegen. Sie können einen Motor mit Wasserstoffverbrennung durch modifizierte Gasturbinentriebwerke antreiben und Sie können Wasserstoff-Brennstoffzellen zur Stromerzeugung verwenden. Und Sie können einen Hybridansatz einsetzen, der eine Mischung beider Technologien nutzt.

Aber unabhängig von diesen Möglichkeiten gibt es eine Konstante: Wasserstoff muss sehr kalt gehalten werden. Es muss bei -253 °C gelagert und während des gesamten Fluges konstant auf dieser Temperatur gehalten werden, auch wenn die Tanks leer sind.

Speichertanks für ein wasserstoffbetriebenes Flugzeug sind daher ein absolut notwendiger Bestandteil, unterscheiden sich jedoch völlig von denen, die man in einem herkömmlichen Flugzeug finden könnte. Wir erkannten sofort, dass die richtige Ausführung dieser Tanks für den Erfolg unserer ZEROe-Flugzeuge von entscheidender Bedeutung sein würde, und gründeten daher vor etwa 15 Monaten Zero Emission Development Centers (ZEDCs) in Nantes (Frankreich) und Bremen (Deutschland) mit der Aufgabe, sie zu entwerfen und herzustellen die Wasserstofftanks und machten sich an die Arbeit.

Es ist ein echter Beweis für die Teamarbeit an unseren Standorten, dass dieser erste Panzer so schnell hergestellt wurde. Wir wollen den Tank für mehr Effizienz optimieren und seinen ökologischen Fußabdruck weiter reduzieren: Denn ein Null-Emissions-Flugzeug muss über seinen gesamten Lebenszyklus möglichst emissionsfrei sein.

Chris Redfern, Leiter Fertigung, ZEROe Aircraft und Leiter Propulsion Industrial Architect

Wir haben uns an unsere Kollegen in Nantes und Bremen gewandt, weil sie bereits über die Fähigkeiten verfügten, die wir zur Bewältigung dieser Herausforderung brauchten. Bremen steht der Ariane Group und Airbus Defence and Space mit ihrer Erfahrung im Umgang mit Wasserstoff nahe, und Nantes verfügt über beträchtliche Expertise bei metallischen Strukturen. Der Tank wird in Nantes hergestellt, die Coldbox, die für die Vergasung des flüssigen Wasserstoffs sorgt, wird in Bremen produziert.

Dieser Tank ist nicht nur technisch innovativ, er stellt auch eine Abkehr von herkömmlichen Verfahren dar. Mit einer dynamischen und agilen Arbeitsmethodik verfolgten die Teams einen gemeinsamen Entwicklungsansatz, bei dem sie, um schnell voranzukommen, die Notwendigkeit akzeptierten, Innovationen zu entwickeln, zu testen, schnell zu scheitern und sich anzupassen. Kurz gesagt: Die Teams beginnen direkt mit der Herstellung eines Prototyps, den sie testen und daraus lernen, bevor sie einen verbesserten Prototyp entwickeln, anstatt viel Zeit mit der Arbeit an theoretischen Plänen zu verbringen.

Diese Geschwindigkeit wird durch die Fortschritte am Standort in Nantes unterstrichen, wo das Team in etwas mehr als einem Jahr ein leeres Lagerhaus nutzte und den ersten kryogenen Wasserstofftank baute, der jemals bei Airbus hergestellt wurde.

Der Weg zur Markteinführung dieser neuen Technologie verläuft in etwa wie folgt:

Ingenieure entwerfen die kryogenen Wasserstofftanks mithilfe einer Software in Toulouse. Diese Entwürfe werden an die Teams in Nantes und Bremen weitergeleitet, die sie überprüfen und den Herstellungsprozess untersuchen. Sobald das Design vereinbart ist, wird der erste Tank entwickelt, der mit Stickstoff und nicht mit Wasserstoff getestet wird. Hier sind wir jetzt.

Der nächste Schritt besteht darin, den Prototypen kritisch zu betrachten und zu fragen, was wir besser machen können. Die Erkenntnisse und Testdaten werden gesammelt und alle diese Informationen fließen in den Entwurf eines zweiten Prototyps ein, der mit Wasserstoff gefüllt werden soll. Wir haben bereits zahlreiche Rückmeldungen erhalten und achten insbesondere auf die Maximierung des Platzbedarfs, die Verbesserung der Leistung und die Vereinfachung des Herstellungsprozesses. Die Arbeiten am zweiten Tank sind bereits im Gange und der Bau und die Erprobung werden etwa ein weiteres Jahr dauern.

Das Endziel besteht darin, bis 2026–2028 einen Tank für den Einbau in den A380-Demonstrator bereitzustellen.

Chris Redfern, Fertigungsleiter von ZEROe Aircraft und Leiter Propulsion Industrial Architect, kommentierte: „Es ist ein echter Beweis für die Teamarbeit an unseren Standorten, dass dieser erste Panzer so schnell hergestellt wird. Die agile Methodik hat einen großartigen Prototyp hervorgebracht und wird helfen.“ Verbesserungen in zukünftigen Iterationen vorantreiben. Wir wollen den Tank für mehr Effizienz optimieren und seinen ökologischen Fußabdruck weiter reduzieren: Schließlich muss ein Null-Emissions-Flugzeug über seinen gesamten Lebenszyklus hinweg möglichst emissionsfrei sein.“

Wir haben gezeigt, wie wir auf dem Weg sind, flüssigen Wasserstoff sicher im Flugzeug zu speichern. Aber was passiert als nächstes? Wie nutzen Sie es, um das Flugzeug anzutreiben? In unserer nächsten Folge geht es um Brennstoffzellen und die Umwandlung von Wasserstoff in Strom. Bleiben Sie dran!