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Ein revolutionäres kryogenes Tankdesign verspricht, die Reichweite wasserstoffbetriebener Flugzeuge radikal zu steigern – bis zu dem Punkt, an dem saubere Brennstoffzellenflugzeuge bis zu viermal weiter fliegen könnten als vergleichbare Flugzeuge, die mit dem heutigen schmutzigen Düsentreibstoff betrieben werden.

Gewicht ist der Feind aller Dinge in der Luft- und Raumfahrt – tatsächlich macht die überlegene Energiespeicherung von Wasserstoff pro Gewicht ihn zu einer so attraktiven Alternative zu Lithiumbatterien in der Luftfahrtwelt. Wir haben bereits über die luftgekühlte Turbo-Brennstoffzellentechnologie von HyPoint geschrieben, aber ihr Hauptunterscheidungsmerkmal auf dem Luftfahrtmarkt ist ihre enorme Leistungsdichte im Vergleich zu herkömmlichen Brennstoffzellen. Aufgrund seiner hohen Leistung ist es extrem leicht.

Nun scheint es, als hätte HyPoint einen gleichgesinnten Partner gefunden, der ähnliche Behauptungen im Bereich der Kraftstofflagerung aufstellt. Das in Tennessee ansässige Unternehmen Gloyer-Taylor Laboratories (GTL) arbeitet seit vielen Jahren an der Entwicklung ultraleichter Kryotanks, die unter anderem aus Graphitfaserverbundwerkstoffen bestehen.

GTL gibt an, mehrere Kryotanks gebaut und getestet zu haben, die eine enorme Massenreduzierung von 75 Prozent im Vergleich zu „modernen Kryotanks für die Luft- und Raumfahrt (aus Metall oder Verbundwerkstoff)“ zeigten. Das Unternehmen gibt an, dass sie die Dichtigkeit getestet haben, selbst über mehrere kryothermische Druckzyklen hinweg, und dass diese Tanks einen Technology Readiness Level (TRL) von 6+ haben, wobei TRL 6 eine Technologie darstellt, die in einem Beta-Prototyp verifiziert wurde Niveau in einer Betriebsumgebung.

Diese Art der Gewichtsreduzierung macht einen enormen Unterschied, wenn es sich um einen Kraftstoff wie flüssigen Wasserstoff handelt, der an sich so wenig wiegt. Um dies in einen Zusammenhang zu bringen, sagte uns Val Miftakhov von ZeroAvia im Jahr 2020, dass bei einem typischen Druckgas-Wasserstofftank der typische Massenanteil (wie viel der Kraftstoff zum Gewicht eines vollen Tanks beiträgt) nur 10–11 Prozent betrug. Mit anderen Worten: Für jedes Kilogramm Wasserstoff sind etwa 9 kg Tank erforderlich, um es zu transportieren.

Flüssiger Wasserstoff, sagte Miftakhov damals, könnte es Wasserstoffflugzeugen möglicherweise ermöglichen, normale Kerosinjets in der Reichweite zu schlagen.

„Selbst bei einem Massenanteil von 30 Prozent, der bei der Speicherung von flüssigem Wasserstoff relativ erreichbar ist, wäre der Nutzen eines Wasserstoffsystems pro Kilogramm höher als der eines Düsentreibstoffsystems“, sagte er.

GTL behauptet, dass der oben in diesem Artikel abgebildete Kryotank mit einer Länge von 2,4 m und einem Durchmesser von 1,2 m nur 12 kg wiegt. Mit einer Schürze und einer „Vakuum-Dewar-Schale“ beträgt das Gesamtgewicht 67 kg (148 lb). Und es kann über 150 kg (331 lb) Wasserstoff aufnehmen. Das ist ein Massenanteil von fast 70 Prozent, so dass viel überschüssiges Gewicht für Kryo-Kühlgeräte, Pumpen und so weiter übrig bleibt, selbst wenn der Gesamtmassenanteil des Systems über 50 Prozent liegt.

Wenn es hält, was es verspricht, verspricht dies massive Störungen. Bei einem Massenanteil von über 50 Prozent wird es sauberen Flugzeugen laut HyPoint ermöglichen, viermal so weit zu fliegen wie ein vergleichbares Flugzeug, das mit Kerosin betrieben wird, und gleichzeitig die Betriebskosten um geschätzte 50 Prozent auf Dollar-pro-Passagier-Meile-Basis senken – und die CO2-Emissionen vollständig eliminieren.

HyPoint nennt als Beispiel einen typischen De Havilland Canada Dash-8 Q300, der 50-56 Passagiere mit Kerosin etwa 1.558 km (968 Meilen) zurücklegt. Nachgerüstet mit einem Brennstoffzellenantrieb und einem GTL-Verbundtank könnte das gleiche Flugzeug bis zu 4.488 km (2.789 Meilen) weit fliegen.

„Das ist der Unterschied zwischen diesem Flugzeug, das von New York nach Chicago mit hohen CO2-Emissionen fliegt, und dem Flugzeug, das von New York nach San Francisco mit null CO2-Emissionen fliegt“, sagte HyPoint-Mitbegründer Sergei Shubenkov in einer Pressemitteilung.

Es gibt keinen Sektor in der Luftfahrtwelt, der angesichts dieser Nachricht nicht mit großer Aufmerksamkeit auf sich aufmerksam machen sollte. Von elektrischen VTOLs bis hin zu Interkontinentalflugzeugen in Originalgröße gibt es nicht viele Betreiber, die nicht die Flugreichweite drastisch erhöhen, die Kosten senken, CO2-Emissionen eliminieren oder einfach nur das Gewicht reduzieren möchten, um die Fracht- oder Passagierkapazität zu erhöhen.

Es wird nicht einfach sein – es gibt noch viel zu tun bei der Produktion, dem Transport und der Logistik von grünem Wasserstoff, ganz zu schweigen von der Entwicklung dieser Tanks und Flugzeugbrennstoffzellen bis zu dem Punkt, an dem sie flugtauglich, zertifiziert und ausreichend getestet sind als selbstverständlich anzusehen. Aber wenn solche Zahlen als Zuckerbrot auf dem Tisch liegen und das enorme Emissionsprofil des Luftfahrtsektors als Peitsche fungiert, sollten diese Panzer sicherlich eine Chance bekommen, sich zu beweisen.

Quelle: HyPoint/GTL