EnaBle: Forschungsprojekt zu Hybridantrieb für Flugzeuge

Ziel des vom Bund mit acht Millionen Euro geförderten Forschungsverbunds EnaBle ist die Weiterentwicklung und Optimierung eines Hybridantriebssystems für den Flugverkehr, das Brennstoffzellen und Batteriesysteme vereint.

Herzstück ist ein elektrisches 250 kW Antriebsstrangmodul, bei dem Druckluft-gespeiste Brennstoffzellen zum Einsatz kommen, wie die an dem Projekt beteiligte Fakultät Ingenieurswissenschaften, Informatik und Psychologie der Universität Ulm mitteilt.

Die Idee des Hybridantriebs mit Batterie und Brennstoffzelle: Sie sollen laut den Forschenden aus Ulm nicht nur deutlich höhere Reichweiten als reine E-Flieger versprechen, sondern sollen auch das technologische Potential für ein Upscaling hin zu größeren Leistungsklassen bieten. Um den „Weg bis zur industriellen Herstellung und gewerblichen Verwertung dieser anspruchsvollen Technologie zu beschleunigen“, wurde das EnaBle-Programm vom Bundeswirtschaftsministerium gefördert. Beteiligt sind die Firmen Diehl Aerospace und MTU Aero Engines, die DLR-Ausgründung H2FLY und eben die Uni Ulm. Laut Diehl Aerospace soll eine „zeitnahe industrielle Umsetzung für leichte Motorflugzeuge mit bis zu 19 Sitzen“ erreicht werden.

Das Doppel aus Batterie und Brennstoffzelle wird dabei für unterschiedliche Aufgaben eingesetzt, um die jeweiligen Vorzöge der Technologien auszunutzen. „Die Brennstoffzelle produziert Strom aus Wasserstoff und stellt damit die energetische Grundlage des Propellerantriebes sicher“ , sagt Caroline Willich, Wissenschaftlerin vom Institut für Energiewandlung und -speicherung der Universität Ulm. „Lithium-Ionen-Batterien liefern während des Starts oder Steigfluges zusätzliche Leistung, die benötigt wird, um die Reiseflughöhe zu erreichen.“

Sprich: Wäre die Brennstoffzelle für den maximalen Energiebedarf bei Start und Landung ausgelegt, müsste sie deutlich größer und teurer sein. Soll nicht nur der kurzzeitige Leistungsbedarf im Steigflug mit Batterien abgedeckt werden, sondern auch der Reiseflug, müssten wiederum die Batterien größer, teurer und schwerer werden.

Willich leitet gemeinsam mit Christiane Bauer die Ulmer Teilprojekte.  An der Uni Ulm soll unter anderem das Luftversorgungsmodul für die Brennstoffzellen entwickelt werden. „Die Brennstoffzellen, die hier zum Einsatz kommen, werden mit Druckluft betrieben. Die Druck-Aufladung macht die Brennstoffzellen effizienter und ermöglicht höhere Leistungen“, sagt Willich. „Dies ist besonders in Flugzeugen von großem Interesse, denn diese bewegen sich in großer Höhe und damit im Unterdruckbereich.“

In Ulm wird aber auch das wichtige Leistungsmanagementsystem entwickelt, welches die beiden Antriebe managt. Das System müsse „präzise, schnell und ausfallsicher dafür sorgen, dass die Batterie bei hohem Leistungsbedarf zusätzliche Energie für den Antrieb zur Verfügung stellt und während des Fluges wieder geladen werden kann“, so die Universität Ulm. Und das gemäß den Anforderungen unterschiedlicher Flugprofile.

Im Rahmen des Projekts stellt Diehl Aerospace seine Integrierte Modulare Avionik (IMA) zur Verfügung – auf dieser Einheit soll die Steuerung am Ende laufen. Das Institut für Technische Thermodynamik am DLR kümmert sich speziell um die Entwicklung des Brennstoffzellen- und Batteriesystems. MTU Aero Engines arbeitet an der Gesamtintegration des Entwicklungskonzepts für Flugzeuge aus der Klasse der 19 bis 80 Sitzer. Die DLR-Ausgründung H2Fly widmet sich im Rahmen von EnaBle insbesondere der Klärung sicherheitstechnischer Anforderungen und Fragen der Zulassung.
uni-ulm.de