Fliegender Prüfstand für Brennstoffzellen

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) präsentiert auf der Internationalen Luft- und Raumfahrtausstellung (ILA) das Brennstoffzellenflugzeug Antares DLR-H2. Das von einem Elektromotor angetriebene Flugzeug hatte im Juli vergangenen Jahres seinen Jungfernflug absolviert. Die Luftfahrtmesse findet derzeit auf dem Südgelände des Flughafens Berlin-Schönefeld statt.

Einziges bemanntes Brennstoffzellenflugzeug

Das Flugzeug ist das erste bemannte Brennstoffzellenflugzeug, das aus eigener Kraft starten kann. Es diene als fliegender Prüfstand für Brennstoffzellen, erläuterte ein Mitarbeiter von Lange Aviation im Gespräch mit Golem.de: Sein Zweck sei, Brennstoffzellen unter Praxisbedingungen zu testen. Lange Aviation hat den Brennstoffzellenflieger gebaut und führt die Testflüge im Auftrag des DLR durch. Antares basiert auf dem Elektromotorsegler Antares 20E, den Lange seit 2004 anbietet.

Wie dieser verfügt auch das Brennstoffzellenmodell über Lithium-Ionen-Akkus, die in den Tragflächen sitzen. Das Brennstoffzellensystem ist in zwei stromlinienförmigen Behältern unter den Tragflächen angebracht. In dem einen befindet sich die Brennstoffzelle selbst, im anderen der Wasserstofftank. Das Flugzeug ist 7,4 Meter lang und hat eine Spannweite von 20 Metern. Die Brennstoffzelle liefert die Energie für den Antriebsstrang, zu dem Motor, Propeller und eine Leistungselektronik gehören. Die maximale Leistung des Brennstoffzellensystems beträgt etwa 25 kW, die Dauerleistung etwa 20 kW. Das reicht aus, um das Flugzeug auf 170 km/h zu beschleunigen. Die höchste Flughöhe liegt derzeit bei knapp 3.000 Metern.

Brennstoffzelle und Lithium-Ionen-Akku

Brennstoffzelle und Akkus ermöglichen drei Betriebsmodi für den Antares: So kann der Motor aus einem der beiden Energiequellen allein oder im Hybridmodus aus beiden gespeist werden. Der Pilot kann schnell zwischen den Modi umschalten, so dass er das Flugzeug beim Versagen eines der Systeme sicher landen kann. Eine solche Notfalllösung ist nötig, um Antares als Prüfstand einzusetzen, da die Brennstoffzellen noch nicht für den Betrieb zugelassen sind. Das Antares-Programm trägt vielmehr erst zur Zertifizierung der Zellen bei.

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Antares DLR-H2 auf der ILA 2010. Das Brennstoffzellensystem sitzt in den beiden Tanks unter den Tragflächen. (Foto: wp)

Der große Vorteil der Flugtests sei, dass sich darüber Daten gewinnen ließen, die in Prüfständen auf der Erde so nicht zu bekommen seien. Auf einem Flug könne das Verhalten der Brennstoffzelle in unterschiedlicher Dichte der Luft, bei verschiedenen Temperaturen, beim Flug durch Wolken und unter verschiedenen G-Lasten getestet werden. Auf der Erde müsste jedes Verhalten einzeln simuliert werden.

Erstes System im Test

Bis 2017 oder 2018 soll das kürzlich angelaufene Testprogramm andauern, erklärt der Lange-Mitarbeiter. Derzeit wird das Brennstoffzellensystem getestet. Ein weiteres folgt voraussichtlich gegen Ende des Jahres 2010. Ziel des Programms sei, den Einsatz der Brennstoffzelle unter luftfahrttechnischen Bedingungen zu testen, erläutert Josef Kallo, der das Fachgebiet Brennstoffzellen-Systemtechnik beim DLR leitet.

Zwar werde die Brennstoffzelle auf absehbare Zeit nicht das Verbrennungstriebwerk ersetzen können. Aber ein solches System könne das Hilfstriebwerk eines Passagierflugzeugs ersetzen, das am Boden elektrischen Strom liefert. Das könne die Kohlendioxid- und Partikelemissionen auf Flughäfen deutlich reduzieren. Rund 27 Prozent der Emissionen an Flughäfen stammten vom Bodenbetrieb der Flugzeuge.

Aschejäger und Roboter

Neben dem Antares zeigt das DLR auf der ILA auch das Forschungsflugzeug vom Typ Falcon, das kürzlich die Konzentration der Asche des isländischen Vulkans Eyjafjallajökull gemessen hat, sowie den humanoiden Roboter Justin.