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Die Flugzeuge von Morgen – Fliegen mit Wasserstoff

PlayW wie Wissen
Fliegen mit Wasserstoff | Video verfügbar bis 18.11.2021 | Bild: SWR

Josef Kallo und sein Team schieben ihr brandneues Flugzeug, die Hy4 aus dem Hangar. Hy4 spricht man aus wie das Englische "high", also "hoch" und "four" wie das englische Wort  für "vier". Der Name ist Programm; "Hy" steht für die hochfliegenden Pläne des Teams aber auch für das Antriebskonzept: "H" ist das chemische Zeichen für Wasserstoff und genau damit soll das Flugzeug angetrieben werden. In die große Motorgondel in der Mitte des Fluggerätes haben die Forscher eine Brennstoffzelle eingebaut. Die wandelt den Wasserstoff zusammen mit Sauerstoff aus der Luft direkt in elektrischen Strom um, der wiederum den Elektromotor und den Propeller antreibt. Dabei entstehen keine Abgase, sondern nur etwas Wasserdampf. "4" steht für die Größe, denn hier haben vier Personen Platz. So ein großes Flugzeug, das emissionsfrei angetrieben wird, gab es noch nie. Auch die Form ist ungewöhnlich: Die beiden Piloten sitzen in der rechten Motorgondel und die Passagiere in der linken.

Teamwork hat Hy4 ermöglicht

Das Wasserstoffflugzeug "Hy4"
Im Vordergrund der schwarze Drucktank für den Wasserstoff, im Hintergrund die Brennstoffzelle. | Bild: SWR

Entwickelt wurde das Flugzeug beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Der Projektleiter Prof. Josef Kallo hat viele Jahre dafür gekämpft und ist sehr stolz darauf, dass Hy4 jetzt seine ersten erfolgreichen Flüge absolviert hat: "Das Projekt ist für uns deswegen wichtig, weil wir damit zeigen, dass es möglich ist, Wasserstofftechnologie in die Luftfahrt einzubringen und dass es möglich ist, emissionsfrei zu fliegen."

Tatsächlich haben Forscher und Firmen aus der ganzen Welt hier ihr Know-how eingebracht. Die Brennstoffzelle kommt aus Kanada, Rumpf und Flügel sind aus Slovenien und beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Stuttgart wurde alles zu einer funktionierenden Einheit verschmolzen. "Brennstoffzellen gibt es schon länger, erste Flugzeuge mit Elektromotor sind schon geflogen und wir haben schon Erfahrungen mit einem kleinen Vorgängermodell sammeln können. Trotzdem: Die ganzen Komponenten zu einem funktionierenden Flugzeug dieser Größe zu kombinieren, das war eine enorme Herausforderung, da steckt sehr viel Wissen und Arbeit drin", erklärt Josef Kallo.

Stichwort Brennstoffzelle:
Wenn sich Wasserstoff und Sauerstoff vermischen und entzünden, dann erzeugt das eine gewaltige Explosion, bei der plötzlich große Mengen an Energie freigesetzt werden. Die Brennstoffzelle gewinnt ebenfalls Energie aus der Verbindung von Wasserstoff und Sauerstoff, allerdings bedeutend langsamer und dosierter. In Form von Strom kann sie genutzt werden.

1.500 Kilometer weit

Hy4 im Flug
Bis zu 1.500 Kilometer weit hoffen die Forscher einmal mit Hy4 zu fliegen. | Bild: SWR

Was Josef Kallo und sein Team besonders stolz macht: Die Flugleistungen von Hy4 sind denen der heute verbreiteten Sportflugzeuge mit Verbrennungsmotor fast ebenbürtig: Der Motor leistet etwa 110 PS und die Höchstgeschwindigkeit ist rund 200 km/h. Wenn die Tests und einige Verbesserungen abgeschlossen sind, dann hoffen die Forscher mit Hy4 bis 1.500 Kilometer weit zu fliegen. In den kommenden drei Jahren wollen die Forscher das Flugzeug ausgiebig testen und immer weiter entwickeln, die Flugleistungen könnten dabei sogar noch besser werden. "Mit der Hy4 haben wir nun eine optimale Plattform, um den Einsatz der Brennstoffzelle im Flugzeug weiter zu entwickeln", sagt Prof. Josef Kallo und denkt dabei schon an Projekte in der Zukunft: "Die Technologie, die in Hy4 steckt, könnte man in Zukunft auch in größeren Flugzeugen einsetzen. Es wäre damit durchaus möglich, einen 10-Sitzer, maximal einen 40-Sitzer zu betreiben. Das wäre aus heutiger Sicht die Grenze des Machbaren. Das heißt, das wären dann Flugzeuge, die im Regionalverkehr eingesetzt werden könnten und eine Reichweite von bis zu 1.000 km hätten."

Flughafen und Bahnhof

Die CentAirStation
Über den heutigen Bahnhöfen wäre genug Platz für solche innerstädtische Flughäfen. | Bild: SWR

Auch Prof. Mirko Hornung macht sich Gedanken über alternative Antriebe in der Luftfahrt. Er ist Leiter des Bauhauses Luftfahrt, einem Thinktank für das Fliegen von morgen in Taufkirchen bei München. "Wir haben versucht zu verstehen, wie sich die Technologien entwickeln werden, über die nächsten Jahrzehnte. Da spielt natürlich für den vollelektrischen Antrieb die Batterietechnologien eine Rolle, aber auch die Motortechnologie. Wir haben uns also überlegt: Wo stehen wir heute und wo sind die Potenziale, wo könnte es hingehen? Wir haben so versucht, eine Prognose für das Jahr 2040 zu erstellen." Resultat ist der Entwurf eines Airliners mit 190 Sitzplätzen, den man als Modell schon bewundern kann. Er sieht den heutigen Regionaljets nicht unähnlich, bis auf die Flügel. Sie wirken so, als hätte man die Spitzen einmal gefaltet, sodass sie von vorne gesehen ein "C" bilden. Diese Flügelform hat dem Flugzeug auch seinen Namen gegeben: "Ce-Liner". "Die Akkus, die wir als Energiespeicher verwenden, die machen das Flugzeug schwerer und darum brauchen wir größere Flügel. Damit das Flugzeug aber auf Flughäfen mit seiner riesigen Spannweite nicht zu viel Platz verbraucht, haben wir diese C-Form entwickelt", erklärt Mirko Hornung. Im Laderaum befinden sich die Akkus, verpackt in großen Containern, die nach der Landung schnell gegen geladene Akkus ausgetauscht werden können. Die Triebwerke sehen heutigen nicht unähnlich, nur dass die Schaufelräder nicht durch Düsentriebwerke angetrieben werden, sondern durch extrem schnelle Elektromotoren.

Flugzeuge wie der Ce-Liner könnten nicht nur die lauten und Sprit fressenden Düsenflugzeuge ersetzen, sie könnten auch von neuartigen Flughäfen wie der CentAirStation aus starten. Die Forscher von Bauhaus Luftfahrt haben ein Konzept von Flughäfen über innerstädtischen Bahnhöfen entwickelt. Die großflächigen Bahnhöfe mit ihren vielen Gleisen könnten überbaut werden und quasi im ersten Stock ein Flughafenterminal entstehen. Die Startbahn wäre auf dem Dach. "Wir erfüllen so eine wichtige Erfordernis zukünftiger Mobilität: Immer mehr Menschen leben in den Städten. Der Straßen-, Bahn- und Luftverkehr wird erheblich zunehmen und die Infrastruktur überlasten. Mit unsrer CentAirStation schaffen wir einen ganz neuen Zweig der Infrastruktur, der die bestehende entlastet." In 25 Jahren könnte es so weit sein und erste CentAirStations entstehen. Ob aber sie oder andere Konzepte die Antwort auf die Mobilitätsprobleme der Zukunft sind, wird bis dahin sicherlich noch diskutiert werden.

Autor: Arno Trümper (SWR)

Stand: 19.11.2016 15:10 Uhr

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