Normalerweise behandeln wir hier nicht viel Wasserstoff CleanTechnica. Naja, zumindest nicht ernsthaft. Oft machen wir uns darüber lustig! Wieso den? Denn für die meisten Anwendungen ist Wasserstoff eine schreckliche Möglichkeit, Energie zu speichern. Der einzige wirklich saubere Weg, das Zeug zu diesem Zeitpunkt herzustellen, ist die Verwendung von Elektrizität, um Wasserstoff und Sauerstoff im Wasser zu trennen, wie es ein Naturwissenschaftslehrer an einer High School tun würde. Es gibt einige andere Methoden, die funktionieren könnten, aber sie sind noch nicht realisierbar.
Der Stromverbrauch ist keine große Sache, da der Strom im Laufe der Zeit aus saubereren Quellen stammen kann, aber wir müssen darauf achten, nicht zu viel zu verbrauchen. Wir werden bereits darum kämpfen, fossile Brennstoffe verbrennende Energiequellen durch erneuerbare Energien zu ersetzen, und eine massive Erhöhung unseres Stromverbrauchs würde diese Aufgabe noch schwieriger machen. Wir müssen also sowohl Dinge elektrifizieren, die fossile Brennstoffe verbrennen, als auch versuchen, nicht zu viel davon zu verbrauchen.
Das Problem mit Wasserstoff ist typischerweise, dass es so viel Strom braucht. Es braucht nicht nur viel, um den Wasserstoff vom Wasser zu trennen, sondern man muss ihn auch komprimieren, pumpen, transportieren, wieder pumpen und dann durch eine Brennstoffzelle leiten, um wieder Strom zu erzeugen. Bei jedem Schritt gibt es Umwandlungsverluste, und Sie verbrauchen am Ende ein Vielfaches mehr Strom, als Sie zum bloßen Laden einer Batterie verbraucht hätten!
Das heißt aber nicht, dass man immer „nur einen Akku aufladen“ kann. Das Problem mit der heutigen Batterietechnologie ist, dass sie nicht sehr energiedicht ist. Es hält für einige Anwendungen einfach nicht genug Energie pro Quadrateinheit Raum oder pro Gewichtseinheit. Für die stationäre Lagerung kann eine Batterie groß und schwer sein, und das ist kein Problem. Für Elektrofahrzeuge führen sie einige Kompromisse ein. Aber für Dinge wie Flugzeuge und Frachtschiffe müssten die Batterien einfach zu groß sein, um zu fliegen, zumindest nicht, ohne etwas Platz im Gewichtsbudget für Passagiere und Fracht zu lassen.
Zumindest für den Moment bleiben wir also dabei, dass Wasserstoff der sauberste Kraftstoff ist, zumindest für einige Anwendungen.
EIN aktuelle Pressemitteilung von Airbus, dem bekannten Hersteller von Verkehrsflugzeugen, Frachtflugzeugen und anderen Flugzeugen, erzählt eine interessante Geschichte über das Herz eines besonderen neuen Flugzeugs, aber seien Sie gewarnt, es ist ein Flugzeug mit einem kalten, kalten Herzen.
Airbus konzentriert sich darauf, bis 2035 emissionsfreie Flugzeuge auf den Markt zu bringen, und setzt modernste Technologien ein, um dieses Ziel zu erreichen. Ein großer Teil davon besteht darin, herauszufinden, wie das Flugzeug angetrieben wird, und Airbus glaubt, dass Wasserstoff eine sehr vielversprechende Option ist. Daher wird viel Energie in die Erforschung von Wasserstoff-Brennstoffzellen gesteckt.
Es gibt zwei Hauptwege, wie Flugzeuge direkt mit Wasserstoff fliegen können. Gasturbinentriebwerke können so modifiziert werden, dass sie mit Wasserstoffverbrennung betrieben werden, und Brennstoffzellen können elektrische Energie aus Wasserstoff erzeugen. Oder es ist auch ein hybrider Ansatz unter Verwendung beider Technologien möglich. All diese Optionen stehen jedoch vor einer Herausforderung: Wasserstoff muss extrem kalt gehalten werden. Es muss bei -253 °C gelagert werden und diese Temperatur trotz Änderungen des Wasserstoffgehalts während des gesamten Fluges beibehalten.
Daher sind Speichertanks für ein wasserstoffbetriebenes Flugzeug ein wesentlicher Bestandteil, aber sie unterscheiden sich von denen, die in normalen Flugzeugen zu finden sind. Ein erfolgreiches ZEROe-Flugzeug hängt weitgehend davon ab, dass diese Tanks korrekt hergestellt werden; Daher gründeten sie vor etwa 15 Monaten Zero Emission Development Centers (ZEDCs) in Nantes, Frankreich, und Bremen, Deutschland, um speziell an der Konstruktion und dem Bau der Wasserstofftanks zu arbeiten.
„Es ist ein echter Beweis für die Teamarbeit an unseren Standorten, dass dieser erste Panzer so schnell hergestellt wurde“, sagte Chris Redfern, Leiter der Fertigung, ZEROe Aircraft und Leiter des Propulsion Industrial Architect. „Wir wollen den Tank für mehr Effizienz optimieren und seinen ökologischen Fußabdruck weiter reduzieren: Schließlich muss ein Zero-Emission-Flugzeug über seinen gesamten Lebenszyklus möglichst emissionsfrei sein.“
Wie die Experten das Ziel erreichten
Airbus bat seine Kollegen in Nantes und Bremen um Hilfe, da sie bereits über die erforderlichen Fähigkeiten verfügten, um diese Herausforderung zu meistern. Mit seiner Nähe zur Ariane Group und Airbus Defence and Space (mit ihrer Erfahrung im Umgang mit Wasserstoff) schien Bremen die logische Wahl für die Herstellung des Panzers zu sein. Und aufgrund der beträchtlichen Erfahrung von Nantes mit metallischen Strukturen entschieden sie sich, dort die Coldbox herzustellen, die für die Vergasung von flüssigem Wasserstoff sorgt.
Dieser Tank ist nicht nur aus technischer Sicht innovativ, sondern stellt auch eine Abkehr von konventionelleren Methoden dar. Durch die Einführung einer dynamischen und agilen Arbeitsmethodik verfolgten die Teams einen Co-Development-Ansatz, der sich auf schnellen Fortschritt durch Innovation, Tests, schnelles Scheitern und Anpassung stützte. Mit anderen Worten, anstatt Zeit mit der Entwicklung theoretischer Pläne zu verbringen, begannen die Teams direkt mit der Herstellung von Prototypen, die sie dann testeten, bevor sie mit der Entwicklung eines verbesserten Prototyps fortfuhren.
In Nantes nahm das Team ein leeres Lager und baute in etwas mehr als einem Jahr den ersten kryogenen Wasserstofftank, den Airbus jemals produziert hat.
„Es ist ein echter Beweis für die Teamarbeit an unseren Standorten, dass dieser erste Tank so schnell hergestellt wurde.“ sagte Rotfern. „Die agile Methodik hat einen großartigen Prototyp geliefert und wird dazu beitragen, Verbesserungen in zukünftigen Iterationen voranzutreiben. Wir wollen den Tank für mehr Effizienz optimieren und seinen ökologischen Fußabdruck weiter reduzieren: Schließlich muss ein Zero-Emission-Flugzeug über seinen gesamten Lebenszyklus möglichst emissionsfrei sein.“
Der nächste Schritt besteht darin, den Prototypen kritisch zu analysieren und zu fragen, was besser gemacht werden kann. Das Team nutzt die Erkenntnisse und Testdaten und erstellt ein Design für einen zweiten Prototyp, der eine verbesserte Leistung und mehr Platz bietet und gleichzeitig einfacher herzustellen ist. Sie arbeiten bereits am zweiten Tank, dessen Bau und Test etwa ein weiteres Jahr dauern sollen.
Airbus sagt, sein Ziel sei es, bis 2026-2028 einen Tank fertiggestellt und in den A380-Demonstrator eingebaut zu haben. Sauberere Flugzeuge wären schon viel früher wünschenswert, aber die Welt der Luftfahrt bewegt sich sehr vorsichtig. Es ist gut zu sehen, dass Airbus ein sicheres und zuverlässiges Design entwickelt.
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