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Zero Emission-Motor
Fliegen mit WasserstoffAirbus - Wasserstoff ist der Schlüssel zu unserer Mission, bis 2035 emissionsfreie Flugzeuge auf den Markt zu bringen. Aber er muss bei außergewöhnlich kalten -253 Grad Celsius gelagert werden. Um diese Technologie zu nutzen, müssen innovative, kryogene Wasserstoffspeicher entwickelt werden. Glücklicherweise haben wir in unserem Netzwerk Teams mit genau den richtigen Fähigkeiten, um sie aufzubauen.
Der Countdown bis ZEROe: Episode 1: Panzer
Wir sind ständig auf der Suche nach innovativen Technologien, die uns helfen, unser Ziel zu erreichen, bis 2035 emissionsfreie Flugzeuge auf den Markt zu bringen. Ein ziemlich grundlegender Aspekt dabei ist, wie wir ein solches Flugzeug antreiben werden. Daher unternehmen wir große Anstrengungen, um das zu nutzen, was wir für eine sehr überzeugende Option halten: Wasserstoff.
Einfach ausgedrückt gibt es zwei Haupttechnologien, die es einem Flugzeug ermöglichen, direkt mit Wasserstoff zu fliegen. Sie können einen Motor mit Wasserstoffverbrennung durch modifizierte Gasturbinenmotoren antreiben, und man kann Wasserstoffbrennstoffzellen verwenden, um elektrische Energie zu erzeugen. Oder es ließe sich ein hybrider Ansatz implementieren, der eine Mischung aus beiden Technologien verwendet.
Unabhängig von diesen Optionen gibt es eine Konstante: Wasserstoff muss sehr kalt gehalten werden. Es muss bei -253 Grad C gelagert und während des gesamten Flugs konstant auf dieser Temperatur gehalten werden. Auch wenn die Tanks leer sind.
Speichertanks für ein wasserstoffbetriebenes Flugzeug sind daher ein absolut unverzichtbarer Bestandteil, aber sie unterscheiden sich grundlegend von denen, wie man sie möglicherweise in einem herkömmlichen Flugzeug findet. Airbus hat erkannt, dass die richtigen Tanks für den Erfolg der ZEROe-Flugzeuge von entscheidender Bedeutung sind. Deshalb wurde vor etwa 15 Monaten Zero Emission Development Centers (ZEDCs) in Nantes, Frankreich, und Bremen, Deutschland, mit der Aufgabe der Konstruktion und Herstellung gegründet, Wasserstofftanks zu entwickeln.
„Es ist ein echter Beweis für die Teamarbeit an den Standorten, dass dieser erste Tank so schnell hergestellt wurde. Wir wollen den Tank für mehr Effizienz optimieren und seinen ökologischen Fußabdruck weiter reduzieren: Schließlich muss ein Zero-Emission-Flugzeug über seinen gesamten Lebenszyklus möglichst emissionsfrei sein“, so Chris Redfern, Head of Manufacturing, ZEROe Aircraft und Head of Propulsion Industrial Architect.
Nutzung des Fachwissens
„Wir haben uns an unsere Kollegen in Nantes und Bremen gewandt, weil sie bereits über die Fähigkeiten verfügten, die wir für diese Herausforderung brauchten. Bremen steht der Ariane Group und Airbus Defence and Space mit ihren Erfahrungen im Umgang mit Wasserstoff nahe, und Nantes verfügt über beträchtliches Know-how mit metallischen Strukturen. Der Tank wird in Nantes gefertigt. Die Coldbox, die für die Vergasung des flüssigen Wasserstoffs sorgt, in Bremen.“
Dieser Tank ist nicht nur technisch innovativ. Er stellt auch eine Abkehr von traditionellen Verfahren dar. Die Teams verfolgten eine dynamische und agile Arbeitsmethodik und einen Co-Development-Ansatz, bei dem sie, um schnell voranzukommen, die Notwendigkeit akzeptierten, innovativ zu sein, zu testen, schnell zu scheitern und sich anzupassen. Kurz gesagt, die Teams beginnen direkt mit der Herstellung eines Prototyps, den sie testen und daraus lernen, bevor sie einen verbesserten Prototyp entwickeln, anstatt viel Zeit mit der Arbeit mit theoretischen Plänen zu verbringen.
Diese Geschwindigkeit wird durch die Fortschritte am Standort in Nantes unterstrichen, wo das Team in etwas mehr als einem Jahr ein leeres Lagerhaus nahm und den ersten kryogenen Wasserstofftank baute, der jemals bei Airbus hergestellt wurde.
Vom Design zum Testen
Der Weg zur Markteinführung dieser neuen Technologie verläuft ungefähr so: Ingenieure entwerfen die kryogenen Wasserstofftanks auf Software in Toulouse. Diese Entwürfe werden an die Teams in Nantes und Bremen weitergegeben, die sie überprüfen und den Herstellungsprozess untersuchen. Sobald das Design vereinbart ist, wird der erste Tank – der mit Stickstoff und nicht mit Wasserstoff getestet wird – entwickelt. Hier sind wir jetzt.
Der nächste Schritt ist, den Prototypen kritisch zu betrachten und zu fragen, was wir besser machen können. Erkenntnisse und Testdaten werden gesammelt. Alle Informationen fließen in das Design für einen zweiten Prototypen ein, der mit Wasserstoff gefüllt werden soll. Wir haben bereits viele Rückmeldungen und achten insbesondere darauf, den Platz zu maximieren, die Leistung zu verbessern und den Herstellungsprozess zu vereinfachen. Die Arbeiten am zweiten Tank sind bereits in vollem Gange. Ziel ist es, bis 2026-2028 einen Tank für den Einbau in den A380-Demonstrator bereit zu haben.
„Es ist ein echter Beweis für die Teamarbeit an unseren Standorten, dass dieser erste Panzer so schnell hergestellt wurde“, so Chris Redfern, Head of Manufacturing, ZEROe Aircraft und Head of Propulsion Industrial Architect. „Die agile Methodik hat einen großartigen Prototyp geliefert und wird dazu beitragen, Verbesserungen in künftigen Iterationen voranzutreiben. Wir wollen den Tank für mehr Effizienz optimieren und seinen ökologischen Fußabdruck weiter reduzieren: Schließlich muss ein Zero-Emission-Flugzeug über seinen gesamten Lebenszyklus möglichst emissionsfrei sein.“
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