Wasserstoffkonditionierung und Sicherheit für neuartige Antriebe

WAKOS

Im Vorhaben WAKOS sollen Technologien zur Nutzung von Flüssigwasserstoff als Energieträger für neuartige Antriebe von Luftfahrzeugen entwickelt werden. Das Ziel ist die Entwicklung und Umsetzung einer neuartigen Brennkammer und der dafür notwendigen Steuerungs-, Regel- und Verteilungssysteme zur Konditionierung von Flüssigwasserstoff unter Berücksichtigung relevanter Betriebsbedingungen, Sicherheitsaspekten und luftfahrtspezifischer Anforderungen.

Kurzbeschreibung

Die erwartete Zunahme in der Nachfrage nach Transportleistung wird zukünftig nur durch effizientere und klimafreundliche Lufttransportsysteme bedient werden können. Maßnahmen zur Reduzierung der Umweltwirkungen zielen daher auf eine signifikante Reduzierung der CO₂-Emissionen aus fossilen Quellen, aber auch der Nicht-CO₂-Effekte bis hin zum Zero Emission Aircraft ab. Als möglicher Weg hin zu einer emissionsfreien Luftfahrt wird die Nutzung von Wasserstoff für neuartige Antriebe von Luftfahrzeugen gesehen.

In Hinblick auf eine zukünftige Zertifizierung sollen begleitend die Fähigkeiten zum Aufbau einer Nachweiskette vom Tank bis zum Antrieb für den sicheren Systembetrieb als auch für die Brandsicherheit durch Simulation und Tests mittels eines erfahrenen, institutionellen und industriellen Partnernetzwerks entwickelt und verifiziert werden.

Für die genannten Zielstellungen werden im Vorhaben schwerpunktmäßig eine neuartige Brennkammer für den Wasserstoffbetrieb und ein Wasserstoffmanagementsystem zur Konditionierung von Flüssigwasserstoff für den Verbrennungsvorgang gegenüber den Leistungs- und Sicherheitsanforderungen eines flugtauglichen Systems entwickelt und verifiziert.

Zum Nachweis und zur Optimierung einer sicheren Treibstoffversorgung (hier: Wasserstoff tiefkalt flüssig bzw. aufgewärmt gasförmig) werden Flüssigwasserstofftank- und -komponenten betrachtet, Prozess- und Steuerungsmodelle entwickelt und in Simulationen zur Vorhersage des Betriebsverhaltens für einen Flüssigwasserstofftank und das Wasserstoffverteilsystem nach luftfahrtgerechten Anforderungen umgesetzt.

Ein weiterer wesentlicher Aspekt des Vorhabens ist die Untersuchung aller relevanten Aspekte inklusive der Brandgefährlichkeit um Umfeld von wasserstoffführenden Komponenten in Verkehrsflugzeugen.

Die Herausforderungen des Vorhabens liegen in der komplexen Prozessführung eines Flüssigwasserstoffsystems und einer leistungsfähigen Brennkammer bei Vollastbedingungen als auch in der Methodenbildung zur Ermittlung und Nachweisführung von relevanten Prozessparametern sowie der Schnittstellenanforderungen.