Rebecca Cairns, CNN • • Aktualisiert am 16. Oktober 2020
(CNN) – Im vergangenen Monat startete am Flughafen Cranfield in England ein dunkelblaues Sechs-Sitzer-Flugzeug. Normalerweise wäre ein 15-minütiger Flug von 20 Meilen nicht bemerkenswert – aber dies war der weltweit erste Flug mit Wasserstoff-Brennstoffzellenantrieb für ein kommerzielles Flugzeug.
Der Antriebsstrang des Flugzeugs – der Mechanismus, der das Flugzeug antreibt, einschließlich Kraftstofftanks und Motor – wurde von gebaut ZeroAvia, ein in den USA und Großbritannien ansässiges Unternehmen, das wasserstoffelektrische Motoren entwickelt. Die Technologie verwendet flüssigen Wasserstoff zur Speisung einer elektrischen Batterie und eliminiert die Kohlenstoffemissionen während des Fluges.
Ein konventioneller Flug produziert heute halb das CO2, das 1990 durch Flüge erzeugt wurde, hauptsächlich dank einer Steigerung der Treibstoffeffizienz. Aufgrund des Rekordwachstums im Verkehr, das durch steigende Passagierzahlen und Handelsvolumen angetrieben wird, schafft die Luftfahrtindustrie jedoch etwas mehr Emissionen als jemals zuvor — 2% der globalen vom Menschen verursachten Kohlenstoffemissionen. Dieser Prozentsatz soll steigen, sagt Bobby Sethi, Dozent für Luftfahrt an der Cranfield University: Andere Branchen wie der Straßenverkehr "dekarbonisieren schneller", während die Luftfahrt hinterherhinkt.
Einige Unternehmen treiben klimafreundliche Lösungen voran, um aufzuholen. Die Electric Aviation Group Hybrid-Elektro mit 70 Sitzen Flugzeuge wollen den CO2-Ausstoß um 75% senken und werden voraussichtlich 2028 in Dienst gestellt, während Airbus kürzlich bekannt gab, dass die Produktion geplant ist drei Wasserstoffflugzeugebis 2035 mit bis zu 200 Passagieren.
Airbus hat im September 2020 sein emissionsfreies ZEROe-Konzept vorgestellt und behauptet, dass es bis 2035 im Handel erhältlich sein wird.
Aber es gibt eine lange Wartezeit, bis diese Modelle auf den Markt kommen und die Luftfahrt jetzt eine Lösung braucht, sagt Val Miftakhov, Gründer und CEO von ZeroAvia.
Mit Finanzmitteln von von der britischen Regierung unterstützten Einrichtungen wie dem Aerospace Technology Institute und Innovate UK möchte ZeroAvia die Lücke bei der Entwicklung der Luftfahrttechnologie schließen und eine nachhaltige Lösung für Kurz- und Mittelstreckenflüge bieten.
Laut Miftakhov, der den Testflug von ZeroAvia pilotiert hat, soll die Technologie des Unternehmens in vorhandene Flugzeuge nachgerüstet werden. Er behauptet, dass ZeroAvia in nur drei Jahren wasserstoffbetriebene Verkehrsflugzeuge in den Himmel bringen wird.
Während die elektrische Luftfahrt in den letzten zehn Jahren im Mittelpunkt stand, schränken die Einschränkungen der aktuellen Batterietechnologie ihre Expansion ein. Derzeit sind Lithium-Ionen-Batterien etwa 48-mal weniger energiedicht als Kerosin, sagt Sethi.
Dies bedeutet, dass die Skalierung ein Problem für die elektrische Luftfahrt darstellt. Das größte bisher geflogene Elektroflugzeug ist das 9-Sitzer eCaravan. Es hat eine Reichweite von nur 100 Meilen – für die es eine Batterie mit einem Gewicht von 2.000 Pfund benötigt.
Sethi betont, dass in größeren Flugzeugen wie einer Boeing 747 die Batterie das maximale Startgewicht des Flugzeugs weit überschreiten würde. "Es ist nur möglich, wenn sich die Batterietechnologie erheblich verbessert. Deshalb ist Wasserstoff eine rentablere Option, um Flugzeuge in Zukunft zu betanken", sagt er.
Nachdem Miftakhov zuvor mit Batterien für Elektroautos gearbeitet hatte, ist er mit deren Vor- und Nachteilen bestens vertraut, weshalb er sich für Wasserstoff entschieden hat. Im Vergleich zu den "wildesten Vorhersagen für die Batterietechnologie" Wasserstoff – das ist dreimal so energiedicht als normaler Düsentreibstoff – hat ein größeres Potenzial, sagt er.
Während Langstreckenflüge mehr CO2-Emissionen pro Flug verursachen, verursachen Kurzstreckenflüge mehr CO2-Emissionen pro Person, pro Kilometer.
Aus diesem Grund ist die Bekämpfung von Kurzstreckenflügen der erste Schritt zur Reduzierung der CO2-Emissionen in der Luftfahrt. Im Jahr 2019 Norwegen kündigte ein 2040-Ziel für emissionsfreie Inlandsflüge an, während beide Österreich und Frankreich rettete ihre nationalen Fluggesellschaften während der Covid-19-Pandemie mit Bedingungen, um die Anzahl der Inlandsflüge zu verringern.
ZeroAvia prognostiziert, dass bis 2023 Triebwerke entwickelt werden, mit denen Flugzeuge mit 10 bis 20 Sitzen bis zu 500 Meilen fliegen können – die Entfernung zwischen London und Zürich oder Paris und Barcelona. Bis 2026 werden sie bis zu 80 Passagiere auf der gleichen Strecke fliegen, sagt Miftakhov, was es den Fluggesellschaften ermöglicht, Kurzstrecken zu halten und gleichzeitig Umweltschäden zu begrenzen.
Das Unternehmen hofft, bis 2030 auf Mittelstreckenflüge expandieren zu können – mit mehr als 100 Passagieren bis zu 1.000 Meilen, der Entfernung zwischen London und Rom.
Neuer Kraftstoff, neue Infrastruktur
Die Fähigkeit von ZeroAvia, vorhandene Flugzeuge nachzurüsten, bedeutet, dass die wasserstoffelektrische Technologie in kurzer Zeit in die Luft gebracht werden kann, sagt Miftakhov. Außerdem müssen die Piloten nicht umgeschult werden, da die Steuerung und der Betrieb gleich sind.
Die Umstellung auf einen neuen Kraftstoff erfordert jedoch eine neue Infrastruktur.
ZeroAvia hat an seinem Standort am Flughafen Cranfield in Zusammenarbeit mit dem European Marine Energy Center (EMEC) ein Modell für einen autarken Wasserstoffflughafen entwickelt. Dazu gehören ein Wasserstoffgenerator auf Elektrolysebasis vor Ort, Wasserstoffspeicher und Tankwagen.
Der Wasserstoff, mit dem der Testflug betrieben wurde, wurde zu 50% aus erneuerbaren Energien hergestellt. ZeroAvia arbeitet jedoch daran, die Wasserstoffproduktion bis Ende des Jahres vollständig erneuerbar zu machen. Miftakhov sagt, er beginne mit Fluggesellschaften und Flughäfen, die die Wasserstoffproduktion vor Ort installieren möchten.
Miftakhov steigt nach dem erfolgreichen 20-Meilen-Testflug im September 2020 aus dem Sechs-Sitzer-Flugzeug aus.
Der nächste Schritt von ZeroAvia besteht darin, einen längeren Testflug durchzuführen, um die Kapazität seines Antriebsstrangs zu demonstrieren, indem der Sechs-Sitzer auf einer 250-Meilen-Reise von einem Luftwaffenstützpunkt in Orkney aus geflogen wird.
Als Pilot und begeisterter Reisender, der "aufhören will, unsere Umwelt zu zerstören", ist die Entwicklung eines Weges zum nachhaltigen Fliegen sowohl eine persönliche als auch eine berufliche Berufung für Miftakhov. Er hofft, dass ZeroAvia die Luftfahrt von einer schädlichen Industrie zu einer "guten Sache" machen kann.
"Es gibt etwas an der persönlichen Freiheit, die Ihnen die Luftfahrt gibt", sagt Miftakhov. "Es ist sehr wichtig, ob Sie persönlich reisen, sich mit Ihrer Familie wiedervereinigen oder Ihre Kinder an verschiedene Orte bringen und sie verschiedene Kulturen kennenlernen lassen."