DLR entwickelt und testet Brennstoffzellen im Megawatt-Bereich für die Luftfahrt

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Symbolbild Flugzeug / Power-to-Liquid
Quelle: aapsky - stock.adobe.com

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelt im Projekt BALIS den weltweit ersten Brennstoffzellen-Antriebsstrang für Flugzeuge – und das mit einer Leistung im Megawattbereich. Damit geht das DLR einen weiteren Schritt, um emissionsfreies Fliegen mit Wasserstoff zu ermöglichen. Den Förderbescheid für das BALIS-Projekt in Höhe von 26 Mio. € überreichte der Parlamentarische Staatssekretär beim Bundesverkehrsminister (BMVI) Steffen Bilger am 21. Januar 2021 im Rahmen einer digitalen Veranstaltung an das DLR-Institut für Technische Thermodynamik in Stuttgart.

Ziel des Projekts BALIS ist es, einen Brennstoffzellen-Antriebsstrang mit einer Leistung von rund 1,5 Megawatt zu entwickeln und zu erproben. Damit ließe sich ein Regionalflugzeug mit 40 bis 60 Sitzen und einer Reichweite von 1.000 Kilometern realisieren. Das DLR baut dazu einen in dieser Form einzigartigen Teststand auf. Er bildet das notwendige Gesamtsystem an, also die komplette Hardware und die notwendige Infrastruktur: Dazu gehören das Brennstoffzellensystem selbst, die Wasserstofftanks, der Elektromotor sowie die Steuerungs- und Regelungstechnik. Diese Testumgebung ist komplex und gleichzeitig sehr flexibel. Sie ermöglicht Forschungs- und Entwicklungsarbeiten unter den unterschiedlichsten, im Luftfahrtbereich geltenden Rahmenbedingungen, Anforderungen und Richtlinien.

Anwendung auch im Schwerlastverkehr möglich

„Mit BALIS schaffen wir die energiewandlungstechnischen Grundlagen, entwickeln ein erstes Demonstrationssystem der Leistungsklasse 1,5 Megawatt und erarbeiten eine optimale Betriebsweise. Im nächsten Schritt wollen wir es dann gemeinsam mit Partnern aus Wissenschaft und Industrie in die Anwendung bringen“, erklärt André Thess, Direktor des DLR-Instituts für Technische Thermodynamik, und ergänzt: „Im Fokus steht zunächst der Einsatz in der Luftfahrt. Derartige Brennstoffzellensysteme können aber auch im Schwerlastverkehr Anwendung finden, zum Beispiel in großen Nutzfahrzeugen auf der Straße, in Zügen oder Schiffen.“

„Bei 1,5 Megawatt liegt eine ,Schallgrenze’“

Die meisten und auch bereits kommerziell erhältlichen Brennstoffzellen haben eine modulare Leistung von 100 bis 200 Kilowatt. Um den Megawatt-Bereich zu erreichen, kann man allerdings nicht beliebig viele kleinere Systeme kombinieren. Hier setzt die Technologie Grenzen. „Bei 1,5 Megawatt liegt eine ,Schallgrenze’, was die Architektur und die Leistungsfähigkeit heutiger Komponenten von Brennstoffzellensystemen betrifft“, beschreibt Josef Kallo, DLR-Experte für Wasserstoff in der Luftfahrt. „Wir wollen die Grenze überschreiten und gleichzeitig möglichst wenige sogenannte Brennstoffzellen-Stacks mit hoher Leistung zusammenbringen. Dazu benötigen wir neue Ansätze und neue Komponenten, beispielsweise im Bereich der optimierten Stromdichteverteilung, des Spannungsniveaus, der Handhabung von flüssigem Wasserstoff in großen Mengen und der Kopplung zu einem Gesamtantriebssystem.“

NIP-Förderung von 26 Mio. €

Das Projekt BALIS wird im Rahmen des Nationalen Innovationsprogramms Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NIP) mit 26 Mio. € durch das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) gefördert und über den Energie- und Klimafonds finanziert. Die Förderrichtlinie wird von der NOW (Nationale Organisation Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie) koordiniert und durch den Projektträger Jülich (PtJ) umgesetzt.

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