Bringt globalen Wasserstoff in die Luft mit der größten Wasserstoff-Brennstoffzelle, die jemals geflogen ist

als universell Ein Flugzeug der Marke Wasserstoff, das mit der größten Wasserstoff-Brennstoffzelle ausgestattet ist, die jemals ein Flugzeug angetrieben hat, hat seinen ersten Testflug im Osten Washingtons absolviert, und Mitbegründer und CEO Paul Eremenko kündigt den anbrechenden Moment des „neuen goldenen Zeitalters der Luftfahrt“ an. “

Der 15-minütige Testflug der modifizierten Dash-8 war kurz, aber er zeigte, dass Wasserstoff als Treibstoff für Kurzstrecken-Passagierflugzeuge brauchbar sein könnte. Das heißt, wenn Universal Hydrogen – und andere in der aufstrebenden Welt des Wasserstoffflugs – die technischen und regulatorischen Fortschritte erzielen können, die erforderlich sind, um es zu einem Mainstream-Produkt zu machen.

Dash-8, ein Grundnahrungsmittel auf Regionalflughäfen, befördern auf Kurzstrecken normalerweise bis zu 50 Passagiere. Die Dash-8, die am Donnerstag für den Testflug vom Grant County International Airport in Moses Lake verwendet wurde, war eine ganz andere Fracht. Das globale Wasserstoff-Testflugzeug mit dem Spitznamen Lightning McClean hatte nur zwei Piloten, einen Ingenieur und jede Menge Technologie an Bord, darunter einen Elektromotor und eine Wasserstoff-Brennstoffzelle, die von zwei anderen Start-ups bereitgestellt wurden.

Der entkleidete Innenraum enthielt zwei Racks mit Elektronik und Sensoren sowie zwei große Wasserstofftanks mit 30 kg Kraftstoff. Unter dem rechten Flügel des Flugzeugs befand sich ein MagniX-Elektromotor, der von der neuen Wasserstoff-Brennstoffzelle von Plug Power angetrieben wurde. Dieses System wandelt Wasserstoff in Strom und Wasser um – ein emissionsfreies Kraftwerk, von dem Eremenko glaubt, dass es die Zukunft der Luftfahrt darstellt.

Die Brennstoffzelle läuft während des gesamten Fluges, erzeugt bis zu 800 Kilowatt Leistung und produziert nichts als Wasserdampf und ein Lächeln auf den Gesichtern der Menge der Ingenieure und Investoren von Universal Hydrogen.

“Wir denken, dass es eine ziemlich kolossale Leistung ist”, sagte Eremenko. “Es hält uns auf Kurs, das wahrscheinlich erste zertifizierte Wasserstoffflugzeug im Passagierdienst zu haben.”

Die Luftfahrt trägt derzeit etwa 2,5 % zu den globalen CO2-Emissionen bei und wird voraussichtlich jährlich um 4 % wachsen.

Flugbenzin wird immer noch verwendet

Auch die Flugzeuge der Marke Universal Hydrogen setzten auf Düsentreibstoff. Beachten Sie den Pratt & Whitney-Propeller unter einem Flügel. Bildnachweis: Markus Harris

Der erfolgreiche Testflug bedeutet nicht, dass eine vollständig kohlenstofffreie Luftfahrt vor der Tür steht.

Unter dem anderen Flügel des Dash-8 lief ein Standard-Pratt-and-Whitney-Turboprop-Motor (beachten Sie den Unterschied auf dem Foto oben) mit etwa doppelt so viel Leistung wie die Brennstoffzellenseite. Diese Iteration trug dazu bei, den Weg für die FAA zu ebnen, die Anfang Februar ein Lufttüchtigkeitszertifikat für Privatpiloten für die Dash-8-Tests ausstellte.

Einer der Testpiloten, Michael Böckler, sagte gegenüber TechCrunch, dass das Flugzeug „wie eine normale Dash-8 flog, mit nur einem leichten Gieren“. Er bemerkte, dass das Flugzeug an einem Punkt im Horizontalflug fast ausschließlich mit Brennstoffzellenantrieb flog, wobei der Turboprop gedrosselt war.

„Wenn nicht beide Motoren mit Wasserstoff betrieben werden, ist es immer noch nur eine Show“, sagte ein leitender Ingenieur, der sich für den Sektor der nachhaltigen Luftfahrt berät. „Aber darüber will ich mich nicht lustig machen, weil wir diese Eckpunkte zum Lernen brauchen.“

Ein Teil des Problems heutiger Brennstoffzellen besteht darin, dass sie schwierig zu kühlen sind. Düsentriebwerke laufen heißer, aber sie stoßen den größten Teil dieser Wärme durch ihre Abgase aus. Da Brennstoffzellen eine elektrochemische Reaktion verwenden und nicht nur Wasserstoff verbrennen, muss die Abwärme durch ein System aus Wärmetauschern und Lüftungsöffnungen abgeführt werden.

ZeroAvia, ein weiteres Startup, das Wasserstoff-Brennstoffzellen für die Luftfahrt entwickelt, stürzte 2021 mit seinem ersten Flugprototyp ab, nachdem es die Brennstoffzelle in der Luft abgeschaltet hatte, um sie abkühlen zu lassen, und sie dann nicht mehr einschalten konnte. Seitdem ist ZeroAvia wieder mit einem Hybrid aus Wasserstoff und fossilen Brennstoffen in die Luft geflogen, der dem Universal Hydrogen-System ähnelt, allerdings in einem kleineren, zweimotorigen Flugzeug.

Mark Kosin, Chief Technology Officer von Universal Hydrogen, sagte gegenüber TechCrunch, dass seine Brennstoffzelle dank großer Luftkanäle den ganzen Tag ohne Überhitzung laufen kann.

Ein weiteres Problem für Brennstoffzellenflugzeuge ist die Speicherung des für den Flug benötigten Wasserstoffs. Selbst in seiner dichtesten und flüssigen Unterkühlungsform enthält Wasserstoff nur ein Viertel der Energie einer vergleichbaren Menge Kerosin. Flügeltanks sind nicht groß genug für Flüge, außer für die kürzesten, und daher muss Kraftstoff im Rumpf gelagert werden. Die heutige 15-minütige Fahrt verbrauchte etwa 16 kg gasförmigen Wasserstoff – die Hälfte der Menge, die in zwei motorradgroßen Tanks in der Passagierkabine gespeichert ist. Universal Hydrogen plant, sein Testflugzeug noch in diesem Jahr auf den Betrieb mit flüssigem Wasserstoff umzustellen.

Einheiten machen

Universelle Wasserstoffeinheit. Bildnachweis: Markus Harris

Eremenko war 2020 Mitbegründer von Universal Hydrogen, und das Unternehmen sammelte 20,5 Millionen US-Dollar in einer Finanzierungsrunde der Serie A 2021 unter der Leitung von Playground Global. Die bisherige Finanzierung beläuft sich auf fast 100 Millionen US-Dollar, einschließlich Investitionen von Airbus, General Electric, American Airlines, JetBlue und Toyota. Der Hauptsitz des Unternehmens befindet sich in unmittelbarer Nähe von SpaceX in Hawthorne, Kalifornien, mit einer technischen Einrichtung in Toulouse, Frankreich.

Universal Hydrogen wird nun weitere Tests am Moses Lake durchführen. Das Unternehmen wird zusätzliche Software entwickeln und das Flugzeug schließlich auf die Verwendung von flüssigem Wasserstoff umrüsten. Anfang nächsten Jahres wird das Flugzeug wahrscheinlich ausgemustert – und die Brennstoffzelle wird zum Smithsonian Air and Space Museum in Washington, DC, gebracht.

Universal Hydrogen hofft, bereits 2025 mit der Auslieferung von Umrüstsätzen für Brennstoffzellen für Regionaljets wie die Dash-8 beginnen zu können. „Die Partnerschaft bietet dem globalen Luftfahrtsektor den schnellsten Weg zu einem emissionsfreien Betrieb“, sagte John Thomas, CEO von Connect Airlines, die plant, die erste US-Fluggesellschaft zu sein, die die Universal Hydrogen-Technologie einsetzt.

Universal Hydrogen stellt nicht nur Rasierer her, sondern verkauft auch Klingen.

Nahezu der gesamte heute verwendete Wasserstoff wird am Ort des Verbrauchs erzeugt. Dies liegt nicht nur daran, dass Wasserstoff leicht ausläuft und herkömmliche Stahlbehälter beschädigen kann, sondern vor allem daran, dass er in seiner nützlichsten Form – einer unter Druck stehenden Flüssigkeit – auf nur 20 Grad über dem absoluten Nullpunkt gehalten werden muss und normalerweise eine teure Kühlung erfordert.

Der im Moses-Lake-Test verwendete Flüssigwasserstoff stammte von einem kommerziellen „grünen Wasserstoff“-Gaslieferanten – das heißt, er wurde mit erneuerbarer Energie hergestellt. Nur ein winziger Bruchteil des heute produzierten Wasserstoffs wird auf diese Weise hergestellt.

Wenn die Wasserstoffwirtschaft einen wirklichen Einfluss auf die Klimakrise haben soll, muss grüner Wasserstoff viel einfacher – und billiger – zu produzieren, zu speichern und zu transportieren werden.

Eremenko hat Universal Hydrogen ursprünglich gegründet, um modulare Wasserstoffeinheiten zu entwickeln, die mit Standard-Sattelzugmaschinen transportiert und einfach in Flugzeuge oder andere Fahrzeuge eingebaut werden können, um sofort eingesetzt zu werden. Das aktuelle Design kann flüssigen Wasserstoff bis zu 100 Stunden lang halten und wird oft mit Nespresso-Convenience-Geräten verglichen. Universal Hydrogen sagt, dass es für das nächste Jahrzehnt mehr als 2 Milliarden US-Dollar an Kraftstoffserviceaufträgen hat.

Prototypen wurden im Dezember gezeigt, und das Unternehmen hofft, später in diesem Jahr in seiner 630.000 Quadratfuß großen Produktionsstätte in Albuquerque, New Mexico, damit beginnen zu können. Das ungefähr 400-Millionen-Dollar-Projekt hängt vom Erfolg eines zuvor nicht gemeldeten Kreditantrags des US-Energieministeriums in Höhe von 200 Millionen US-Dollar ab. Laut Eremenko hat der Antrag die erste Phase der Due Diligence innerhalb des Energieministeriums bestanden.

lange Landebahn

Einige Experten bezweifeln, dass Wasserstoff die Emissionen des Luftverkehrs erheblich senken wird. Bernard Van Dyck, ein Luftfahrtwissenschaftler bei der Hydrogen Science Alliance, schätzt die Einfachheit globaler Wasserstoffeinheiten, stellt jedoch fest, dass sogar die NASA Probleme hat, Wasserstofflecks mit ihren Raketen zu kontrollieren. Sie müssen die Pakete noch ins Flugzeug holen. Wie wird das alles sicher sein? Denn wenn es leckt und jemand ein Streichholz anzündet, ist das ein Rezept für eine Katastrophe.“ „Ich glaube, sie unterschätzen auch den gesamten Zertifizierungsprozess für einen neuen Wasserstoffgenerator.“

Selbst wenn diese Hürden überwunden sind, bleibt das Problem, genügend grünen Wasserstoff mit erneuerbarem Strom zu einem Preis zu produzieren, den die Menschen bereit sind zu spielen. „Wenn Sie alle europäischen Flüge mit Wasserstoff durchführen wollen, bräuchten Sie 89.000 große Windkraftanlagen, um genügend Wasserstoff zu produzieren“, sagt van Dijk. “Sie werden eine Fläche abdecken, die doppelt so groß ist wie die Niederlande.”

Aber Eremenko ist nach wie vor davon überzeugt, dass Universal Hydrogen und seine Partner es mit Hilfe einer Subvention von 3 US-Dollar pro Kilogramm für grünen Wasserstoff im Gesetzentwurf zur Inflationsreduzierung von Biden zum Laufen bringen können. „Von all den Dingen, die mich nachts wach halten, gehören die Kosten und die Verfügbarkeit von grünem Wasserstoff nicht dazu“, sagt er.