Elektromobilität liegt im Trend. Autos, Fahrräder und Roller mit E-Antrieb erobern bereits die Straßen. Der nächste Schritt ist, diese Bewegung auch in der Luftfahrt fortzuführen und damit grünes Fliegen zu ermöglichen. Das Cabin & Systems-Team der ZAL GmbH konzentriert sich dabei auf die Nutzung von Wasserstoff, der mittels Brennstoffzellen in elektrische Energie umgewandelt wird. Dabei hat das Expertenteam diesen Sommer erfolgreich zwei Meilensteine erreicht. Denn für ZALbatros, die Fuel Cell Drohne und BILBO, den Teststand für Brennstoffzellen hieß es: „Power On!“. Beide Projekte sind Eigenentwicklungen der ZAL GmbH, die von der Skizze bis zur Nutzung durch die IngenieurInnen der ZAL R&T verwirklicht wurden.
ZALbatros – Die wasserstoffbetriebene Drohne
Der ZALbatros trägt Nutzlasten bis zu 2 kg, beispielsweise Kameras oder Sensoren. Für rund 90 Minuten kann er in der Luft bleiben. Das sind Kennwerte, die batteriebetriebene Drohnen gleicher Größe und Antriebsleistung weit übertreffen. Der flexible Aufbau ermöglicht zudem das Erfassen von Daten des gesamten Antriebsstranges. Der ZALbatros ist eine Drohne mit 6 Antrieben. Diese werden durch zwei Brennstoffzellensysteme mit 800 Watt Dauerleistung (1200 W Peak) betrieben. Hierfür fast ein 300 bar Wasserstoff-Druckspeicher die Energie, die für den ca. 90-Minütigen Flug benötigt wird. Unterstützt wird der Betrieb durch zwei kleine Batteriepacks, die als Backup fungieren.
BILBO – oder ein Teststand, ist kein Beutlin
Was nach Herr der Ringe klingt, hat mit Fantasy wenig zu tun. Statt Magie wird hier elektrische und thermische Energie mit Hilfe von Wasserstoff erzeugt. BILBO ist ein modularer Teststand zur Charakterisierung der Bauteile von Brennstoffzellensystemen im Systemverbund. Dies geschieht vor dem Hintergrund, dass die Verschaltung einzelner optimierter Komponenten nicht zwangsweise eine optimale Gesamtlösung sicherstellt. Mit dem Systemteststand können aufgrund des modularen Ansatzes einzelne Baugruppen mit wenig Aufwand durch neue Produkte oder Prototypen ausgetauscht und charakterisiert werden. Das heißt, das Systemdesign wird an die Anwendung angepasst. Da alle anderen Bauteile gleich bleiben, lassen sich die Änderungen im Betriebsverhalten auf die neuen Komponenten zurückführen. Das ermöglicht den Entwicklern von Brennstoffzellensystemen eine detaillierte Analyse und damit eine Optimierung ihrer Arbeit.
Auch wenn hier mit Brennstoffzellen und nicht Magie gearbeitet wird, sprechen die Ergebnisse für sich. Grüner Wasserstoff ist als Energieträger regenerativ und emissionsfrei. Zudem zeichnet er sich im Vergleich zu Batterien durch eine hohe Energiedichte aus. Abfallprodukt ist lediglich Wasserdampf. Das Prinzip ist bereits seit 1839 bekannt, aber für viele noch fast wie Magie.
Fliegende Labore oder wie es weitergeht
Für Interessierte stehen beide Fuel Cell Projekte auf Anfrage bereit. Vorgesehen ist, den ZALbatros für den Dauereinsatz auszulegen. Er soll als fliegendes Labor neuer UAV-Technologien zum Einsatz kommen. Drohnen optimieren Prozesse in Industriefeldern wie der Instandhaltung und Wartung von Infrastrukturen. UAV-Systeme helfen dabei, die hohen industriellen Standards zu erfüllen. Die entwickelten Systeme müssen robust und zuverlässig sein und sich jederzeit einsetzen lassen.
Brennstoffzellensysteme der Leistungsklasse 1 kW bis 20 kW lassen sich ebenfalls mit dem BILBO-Teststand untersuchen. Er ermöglicht die die Verifikation und Validierung von Komponenten, Systemarchitekturen und Betriebsstrategien. Entsprechende Testanlagen entstehen, um den Bedürfnissen der Forschung und Entwicklung stetig gerecht zu werden. Die ZAL R&T trägt so zu einer Zukunft bei, in der grünes Fliegen möglich ist.
Weitere Informationen zu den Themen Fuel Cell & Electrical Power Systems des Cabin & Systems-Teams finden Sie hier.
