Die US-Luftwaffe testet Elektroflugzeuge, Brennstoffzellen und „FIERCE“-Düsentreibstoff

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Ungeachtet der Zögerlichkeiten und Irrtümer beim Klimaschutz auf der COP 28 ist die US-Luftwaffe auf der Mission, den CO2-Ausstoß zu reduzieren. Elektroflugzeuge und Wasserstoff-Brennstoffzellen sind in der Mischung, und es scheint auch, dass die USAF Biokraftstoffmischungen zugunsten nachhaltiger Flugkraftstoffe der nächsten Generation, die nur aus abgeschiedenem Kohlenstoff und Wasser bestehen, aufgeben könnte.

Die US-Luftwaffe testet das ALIA-Elektroflugzeug

Es gibt viele Aktivitäten im Bereich Elektroflugzeuge, allerdings dreht sich ein Großteil davon derzeit um kleinere Flugzeuge. Die Elektrifizierung riesiger Fracht-, Passagier- und Militärflugzeuge muss noch eine Weile warten.

Mittlerweile gehört auch die US-Luftwaffe zu denjenigen, die unbedingt in den Bereich der Elektroflugzeuge einsteigen wollen. Sie fangen klein an, ein Beispiel ist das Elektroflugzeug ALIA mit fünf Passagieren und 1.000 Pfund Nutzlast des US-amerikanischen Unternehmens BETA-Technologien

Die Air Force arbeitet seit 2019 mit BETA bei der Entwicklung von Elektroflugzeugen zusammen, und es sieht so aus, als würde sich die ganze harte Arbeit allmählich auszahlen. Im Oktober nahm die Luftwaffe ein ALIA-Flugzeug auf der Eglin Air Force Base in Florida in Empfang.

Der Kompaktflugzeuge hat eine Flügelspannweite von 50 Fuß. Mit einer einzigen Ladung kann er 250 Meilen zurücklegen und eine Höchstgeschwindigkeit von 138 Meilen pro Stunde erreichen.

Auch für die Luftwaffe ist der niedrige Lärmpegel von Elektroflugzeugen von Interesse. Laut BETA ist der ALIA 90 % leiser als ein herkömmlicher Hubschrauber.

Eglin ist die Heimat der 413. Flugteststaffel, deren Aufgabe speziell darin besteht, Drehflügler zu testen. Die 413th entwarf einen Flugplan, der die ALIA Manövern unterziehen wird, die darauf abzielen, ihre Fähigkeit zur logistischen Unterstützung im Kampf zu testen, obwohl die Flugzeuge von BETA-Piloten geflogen werden.

Erste Flugzeugladestation in einer US-Militäreinrichtung

Das ALIA-Projekt steht unter der Federführung von AFWERX, einer Zweigstelle des Air Force Research Laboratory, die sich auf innovative Technologien konzentriert. Abgesehen von den lärmreduzierenden Vorteilen und dem Dekarbonisierungsaspekt ist AFWERX auch vom Potenzial von Elektroflugzeugen überzeugt, Geld zu sparen.

Im September arbeitete AFWERX mit BETA zusammen, um auf dem Duke Field der Eglin Air Force Base eine neue Ladestation für Elektroflugzeuge der Stufe 3 mit 480 Volt und 400 Ampere zu installieren, die als „die erste Ladestation für Elektroflugzeuge auf einer Militäranlage“ beschrieben wird.

Nach Angaben der Air Force hat das neue Level-3-Ladegerät genug Energie, um 250 Haushalte gleichzeitig mit Strom zu versorgen. Die Installation war ein komplizierter Vorgang, der die Modernisierung des Stromnetzes in Elgin umfasste, einschließlich eines neuen 1.000-Kilowatt-Voltampere-Transformators, der zur Regulierung des elektrischen Stroms erforderlich war.

„Level 3 ist ein Supercharger und dauert nur wenige Minuten“, erklärt Maj. Riley Livermore, Flugkommandant der 413th Flight Test Squadron. „Und genau das brauchen diese Unternehmen, denn wenn man es aus kommerzieller oder militärischer Sicht rentabel machen will, kann ich nicht 24 Stunden warten, um mein Flugzeug aufzuladen. Sie müssen es in weniger als einer Stunde schaffen.“

Laut Maj. Anthony Zartman, der das AFWERX Agility Prime-Programm leitet, wird die neue Ladestation für Elektroflugzeuge in Eglin wahrscheinlich nicht die letzte sein. „Mittlerweile sind wir mit unseren Partnern so weit gewachsen, dass wir bereit sind, Hardware an mehreren Stützpunkten zu platzieren und mögliche Anwendungsfälle genau unter die Lupe zu nehmen“, erklärt er.

Zartman weist darauf hin, dass die Luftwaffe mit ihren Partnern aus der Luft- und Raumfahrtindustrie noch immer Technologien und Anwendungsfälle im Bereich eVTOL (elektrischer vertikaler Start und Landung) evaluiert, sodass noch nichts in Stein gemeißelt ist. Die Voraussetzungen für eine schnelle Einführung sind jedoch geschaffen.

„AFWERX hat sich so früh wie möglich in jedes dieser eVTOL-Unternehmen integriert, sodass wir potenziell Einfluss auf diese Designs nehmen und auch über die Vor- und Nachteile der aktuellen Technologie auf dem Laufenden bleiben können“, fügt er hinzu. „Wenn die Technologie so weit fortgeschritten ist, dass sie dem Kriegskämpfer Fähigkeiten verleiht, sind wir bereit, den Abzug zu betätigen und zu handeln.“

Wasserstoff-Brennstoffzellenflugzeuge sind auch Elektroflugzeuge

Die Luftwaffe hat auch das Potenzial von Wasserstoff-Brennstoffzellen für den Antrieb von Elektroflugzeugen zur Kenntnis genommen. Im November erhielt das US-Unternehmen Piasecki Aircraft Corporation einen AFWERX-Auftrag über 37 Millionen US-Dollar zur Entwicklung von Flugzeugen der nächsten Generation Wasserstoff-Brennstoffzellensysteme.

„Die Auszeichnung wird es Piasecki ermöglichen, sein unbemanntes Flugsystem (UAS) für vertikalen Start und Landung (VTOL) mit Neigungskanal des Aerial Reconfigurable Embedded System (ARES) sowie branchenführende Wasserstoff-Brennstoffzellen-Antriebstechnologien für VTOL und andere Luftfahrtanwendungen im Flug vorzuführen.“ „, erklärte das Unternehmen in einer Pressemitteilung.

Ein Element des Multiprojektvertrags ist eine Demonstration des neuen Wasserstoff-Elektro-Verbundhubschraubers PA-890 von Piasecki, den das Unternehmen als „Weltneuheit für die elektrische Luftfahrt“ bezeichnet.

„Während die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten an diesen Projekten bereits vor mehreren Jahren begonnen haben, wird diese neue Finanzierung unsere Fähigkeit, diese radikal neuen Fahrzeuge an Kunden und Partner im militärischen und kommerziellen Sektor zu liefern, rasch erweitern“, bemerkt Piasecki.

Der PA-890 wird mit einer Wasserstoff-Brennstoffzelle ausgestattet sein, die von einem anderen US-Unternehmen, ZeroAvia, entwickelt wurde. Das Unternehmen ist im Bereich Brennstoffzellen-Elektroflugzeuge aktiv, daher ist es keine Überraschung, dass es im Dekarbonisierungsmix der Luftwaffe zu sehen ist (weitere Informationen zu ZeroAvia-Brennstoffzellen finden Sie hier).

„Das eVTOL-Flugzeug PA-890 wird voraussichtlich der erste emissionsfreie wasserstoffbetriebene Verbundhubschrauber sein“, führt Piasecki aus und fügt hinzu, dass das Elektroflugzeug für vielfältige Einsatzzwecke konzipiert ist, darunter Rettungsdienste sowie Logistik und Personenbeförderung.

„Zusätzlich zu den Null-Kohlenstoff-Emissionen ermöglicht der PA-890 eVTOL eine Reduzierung der direkten Betriebskosten um bis zu 50 % und einen geringeren Lärm im Vergleich zu heutigen Hubschraubern mit fossilen Turbinen – und eine deutlich größere Reichweite im Vergleich zu vollelektrischen Hubschraubern“, stellen sie außerdem fest .

Projekt FIERCE: Air Force sucht nach eFuels, um auf Blending zu verzichten

CleanTechnica Dies folgte, als sowohl die US Air Force als auch die US Navy Anfang der 2000er Jahre mit Biokraftstoffmischungen experimentierten, um Flugzeuge zu dekarbonisieren. Das Aufkommen eines Marktes für grünen Wasserstoff hat nun die Aufmerksamkeit auf neue Elektrokraftstoffe gelenkt, die Flugzeuge ganz allein und ohne die Hilfe fossiler Brennstoffe antreiben können.

Elektrokraftstoffe, kurz eFuels genannt, werden hergestellt, indem eingefangener Kohlenstoff mit Wasserstoff kombiniert wird, der in einem Elektrolysesystem aus Wasser gepresst wird, wobei erneuerbare Energien den Strom liefern (weitere Informationen zu eFuels finden Sie hier).

Im Jahr 2021 startete die Air Force eine eFuel-Partnerschaft mit dem Startup Twelve, und letztes Jahr feierten sie ihren ersten eFuels-Demonstrationsflug im Rahmen ihres synthetischen Treibstoffprogramms Project FIERCE, wobei das Brooklyner Startup Air Company den Treibstoff lieferte.

Der Test markierte eine potenzielle grundlegende Veränderung im Profil der militärischen Treibstoffbeschaffung der USA. Elektrotreibstoffe können an den unterschiedlichsten Standorten hergestellt werden, auch in militärischen Einrichtungen.

„Das Verteidigungsministerium ist weitgehend an die kommerziellen Energie- und Kraftstoffmärkte im In- und Ausland gebunden. „Ein komplexes System aus Pipelines, Schiffen, Lastwagen und Flugzeugen stellt die Treibstofflieferung an die Stützpunkte sicher“, betont die Luftwaffe. „Viele Betriebsbereiche haben jedoch nicht immer einfachen Zugang zur Lieferkette und die Kapazität der Kraftstofflagerung ist begrenzt. Mit dieser Herausforderung im Hinterkopf untersuchte der Proof of Concept des Projekts FIERCE die Idee der Kraftstofferzeugung vor Ort.

So weit, ist es gut. Nach Angaben der Air Force hat das eFuel der Air Company den Demonstrationstest im letzten Jahr sozusagen mit Bravour bestanden. „Die jüngste Testrunde bestätigte, dass es sich um den ersten Kraftstoff handelt, der vollständig aus Kohlendioxidemissionen hergestellt wird, die Eigenschaften und Leistung von Jet A-1 erreicht und alle notwendigen Bestandteile von Flugzeugtreibstoff, einschließlich Aromaten, enthält“, berichtete die Air Force.

Interessanterweise gilt der Aspekt des grünen Wasserstoffs von eFuel auch für Elektroflugzeuge und synthetische Kraftstoffe. ZeroAvia zum Beispiel gehört zu den Stakeholdern, die auf grünen Wasserstoff setzen, um die nachhaltigen Wasserstoff-Brennstoffzellen-Elektroflugzeuge der Zukunft zu vermarkten.

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Bildnachweis: Die US-Luftwaffe testet das Elektroflugzeug ALIA der US-Firma BETA Technologies (mit freundlicher Genehmigung von USAF).