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28. November 2022

Wasserstofftechnologie

Airbus A320 wird Reallabor

Ein ausgemusterter Airbus A320 erhält ein zweites Leben im Dienste der Wissenschaft. Das Hydrogen Aviation Lab, Hamburgs neues Reallabor zur Erprobung von Wartungs- und Bodenprozessen zukünftiger wasserstoffbetriebener Flugzeuge, nimmt Form an.

Die Luftfahrtbranche will klimaneutral werden und setzt auf Wasserstoff als mögliche Energiequelle der Zukunft. Neue Flugzeuge brauchen dafür eine neue Infrastruktur am Boden, deren Entwicklung jetzt in Hamburg beginnt: Lufthansa Technik, das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), das ZAL Zentrum für Angewandte Luftfahrtforschung und Hamburg Airport werden künftig gemeinsam umfangreiche Wartungs- und Bodenprozesse in Verbindung mit der Wasserstofftechnologie konzipieren und erproben.

Meilenstein erreicht

Ein Meilenstein ist jetzt erreicht: Die ehemalige «Halle an der Saale», die über 30 Jahre für die Lufthansa Group im Dienst stand, wurde nun so weit vorbereitet, dass sie in den nächsten Monaten als Reallabor ausgestattet werden kann. Dazu gehören der Aufbau einer Wasserstoffinfrastruktur am Boden sowie die Installation eines Flüssigwasserstofftanks und einer Brennstoffzelle im Flugzeug.

Schwerpunkt Betankung

Ein besonders plakativer Forschungsschwerpunkt wird die Betankung mit flüssigem Wasserstoff (Liquid H2, kurz: LH2) sein: Mit dem heutigen Stand der Technik würde die Betankung für einen Langstreckenflug unter Umständen mehrere Stunden in Anspruch nehmen. Angesichts der eng getakteten Betriebsabläufe in der Airline-Branche wäre das kaum praktikabel. In dieser und weiteren Forschungsfragestellungen soll das Hydrogen Aviation Lab wertvolle neue Erkenntnisse und Herangehensweisen liefern.

Startschuss für den Einbau

Hamburgs Wirtschaftssenator Michael Westhagemann, Fördergeber des Gemeinschaftsprojekts von Lufthansa Technik, dem DLR, dem ZAL und Hamburg Airport, nahm den umgestalteten Airbus A320 Ende Oktober in Augenschein. Die Vorstellung des Flugzeugs gab zugleich den Startschuss für den Einbau der verschiedenen Wasserstoffkomponenten in den kommenden Monaten.

Beispielhafte Forschungsschwerpunkte
Betankung und Befüllung mit flüssigem Wasserstoff
  • Wie kann Wasserstoff in bestehende Flughafen-Infrastruktur optimal integriert werden?
  • Wie stellen wir konkurrenzfähige Betankungszeiten und -abläufe sicher?
  • Wie vermeiden wir eine Überfüllung und Verschwendung von Wasserstoff?
Kühlung, Isolation und Arbeitsschutz
  • Wie verhindern wir Eisanlagerungen an Komponenten und Oberflächen?
  • Welche zusätzlichen Schutzanforderungen entstehen möglicherweise im Arbeitsbereich (No Step / No Grab Areas, persönliche Schutzausrüstung für Mitarbeitende)?
Entweichung von Wasserstoffgas: Der sogenannte «Boil-Off»
  • Wie verhindern wir, dass LH2, das gasförmig (Gaseous H2, kurz: GH2) unkontrolliert entweicht?
  • Welche Sicherheitsprotokolle ergeben sich durch die Handhabung von Wasserstoff, beispielsweise bei der Betankung und Lagerung?
  • Wie können wir entwichenes GH2 wieder zurückgewinnen und weiter nutzen?
Inertisierung des gespeicherten Wasserstoffs
  • Welche Schutzvorkehrungen müssen hinsichtlich der Feuergefährlichkeit von H2 getroffen werden?
  • Wie könnten geeignete Sicherheitsprotokolle aussehen?
  • Welche Schulungen müssen für das  Boden- oder Wartungspersonal erarbeitet werden?


Parallel zu den Forschungsarbeiten mit der echten Hardware wird für das Hydrogen Aviation Lab auch ein sogenannter Digitaler Zwilling des Airbus A320 erzeugt. Mithilfe von Simulationen können die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler dann auch Methoden der sogenannten Predictive Maintenance, also der vorausschauenden Instandhaltung, für die Systeme und Bestandteile zukünftiger Flugzeuggenerationen entwickeln und erproben. Auf Basis gezielter Datenanalysen lassen sich dann Ausfälle der Wasserstoffkomponenten und -systeme rechtzeitig vorhersagen, so dass ein prophylaktischer Austausch erfolgen kann, bevor der Ausfall den Betrieb des Flugzeugs beeinträchtigt.

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