Nachhaltigkeitsorientierte Gesamtsystembetrachtung für Wasserstoff in der Luftfahrt

Abstract

Im Schlussbericht des Vorhabens „Nachhaltigkeitsorientierte Gesamtsystembetrachtung für Wasserstoff in der Luftfahrt“ des Verbundprojekts „H2Avia – Hydrogen in Aviation“ wird der Beitrag der RWTH Aachen University dokumentiert. Das übergeordnete Projektziel war die holistische Bewertung von Wasserstoff als zukünftigen Treibstoff in der Luftfahrt. Dazu wurden zunächst die Flughafeninfrastruktur auf Basis einer Literaturrecherche modelliert. Parallel hierzu wurden offene und relevante Technologiebausteine für die Verwendung von Wasserstoff als Treibstoff in der Luftfahrt für einen Markteintritt im Jahr 2040 in Zusammenarbeit mit den Partnern identifiziert. Diese Technologien wurden im Folgenden von den Partnern im Detail modelliert. Anhand von definierten Schnittstellen wurden diese anschließend in die Flugzeugvorentwurfsumgebung UNICADO der RWTH Aachen University integriert. Auf Basis dessen wurden für die drei Flugzeugklassen Regional, Kurz-/Mittelstrecke und Langstrecke jeweils ein Kerosin- und ein Wasserstoff-Vorentwurf modelliert. Bei den Wasserstoff-Vorentwürfen zeigten sich die Herausforderungen bei der Nutzung von Wasserstoff als Treibstoff, indem die Rumpfgeometrie an den erhöhten Volumenbedarf angepasst wurde. Zudem stiegen die Leermasse und Maximale Abflugmasse der Regional- und Kurz-/Mittelstrecken-Entwürfe mit Wasserstoff aufgrund der zusätzlichen Rumpfstruktur, Tanks und des trockenen Flügels. Da bei der Langstrecke der Treibstoff einen großen Anteil an der Maximalen Abflugmasse besitzt, ist diese beim Wasserstoff-Entwurf niedriger als beim entsprechenden Kerosin-Entwurf. Aufgrund der gestiegenen Leermasse und des zusätzlichen Widerstands ist der Wasserstoff-Entwurf der Langstrecke ineffizienter als der Kerosin-Entwurf. Zusätzlich zu diesen Erkenntnissen wurde eine Flotten- und Lebenszyklusanalyse durchgeführt, um abschließend eine Gesamtbewertung des potenziellen Einsatzes von Wasserstoff als Treibstoff in der Luftfahrt vorzunehmen.