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Airbus Zero E: Wasserstoff-Flugzeuge


Gast

Empfohlene Beiträge

Was haltet ihr von diesen Konzeptansätzen:

 

https://www.aerotelegraph.com/zero-e-konzepte-2035-airbus-stellt-drei-wasserstoff-flugzeuge-vor

 

Zitat

Airbus hat sich das große Ziel gesteckt, das erste emissionsfreie Verkehrsflugzeug der Welt zu entwickeln. Nun legt der Flugzeughersteller dafür drei konkrete Konzepte vor.

 

 

Bearbeitet von Gast
Zitat gekürzt wegen Urheberrecht
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Antriebstechnisch kann ich hierzu nicht wirklich viel Diskussionsstoff beisteuern... Ich gehe jedoch davon aus, dass Konzept 3 die größten Veränderungen an Flughäfen mit sich bringen würden - nicht nur hinsichtlich des Anblicks sondern auch organisatorisch und baulich für Abfertigung, Ein-/Ausstieg, vielleicht auch Einteilung Flächen usw... Wäre auf jeden Fall generell wünschenswert, wenn hier ein Durchbruch gelingt, damit die Fliegerei Klimaschutz-mäßig eine ernsthafte Perspektive bekommt...

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  • 2 Monate später...

Wasserstoff im Flugzeug? 
 

Unrealistisch, viel zu teuer (Wirkungsgrade bei der Herstellung) und viel zu gefährlich!

 

Die denken gar an Flüssigwasserstoff, das ist alleine von den Kosten her der Overkill, da Flüssigwasserstoff erst knapp über dem absoluten Nullpunkt  verflüssigt werden kann.

Man braucht alleine zum Verflüssigen 10 kWh Energie um 1 kWh Wasserstoff zu verflüssigen. Da ist noch gar nicht der Aufwand bei Transport und Herstellung berücksichtigt. Alles ist bei Easserstoff extrem: Es gibt kein Material dieser Erde, welches 100% dicht bei Wasserstoff ist, Metalle neigen bei Kontakt zu Versprödung, dann besteht bei Leckagen die Gefahr der Spontanentzündung, usw. usw.

 

Wasserstoff ist für Spezialanwendungen der Raumfahrt, wo Geld keine Rolle spielt.

 

Auch würden die Flieger gar nicht groß genug sein, um die Tanks unterzubringen, Wasserstoff ist das leichteste Molekül der Erde. Aus diesem Grund ist der Tank des Spaceshuttle so riesig ...

 

Was Sinn machen würde: Flüssigerdgas oder künstliches Kerosin von dem man die Kohlenstoffbestandteile aus dem CO2 der Luft nutzt. Dann wäre das halbwegs neutral.

 

Synth. Kerosin hätte den Vorteil, dass an den Fliegern nichts geändert werden müsste.

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Das eine Tu-155 bereits vor 32 Jahren mit Wasserstoff geflogen ist, ist Dir da wohl entgangen.

https://www.flugrevue.de/zivil/tupolew-tu-155-wasserstoff-passagierjet-aus-der-sowjetunion/

 

Damit wir uns nicht falsch verstehen, ich halte es auch für absolut unwirtschaftlich.

Nur technisch ist es heute absolut kein Problem mehr, da wir uns da doch ein wenig weiterentwickelt haben und heute etwas schlauer sind, als die Sovjets vor 32 Jahren.

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vor 7 Minuten schrieb jubo14:

Das eine Tu-155 bereits vor 32 Jahren mit Wasserstoff geflogen ist, ist Dir da wohl entgangen.

https://www.flugrevue.de/zivil/tupolew-tu-155-wasserstoff-passagierjet-aus-der-sowjetunion/

 

Damit wir uns nicht falsch verstehen, ich halte es auch für absolut unwirtschaftlich.

Nur technisch ist es heute absolut kein Problem mehr, da wir uns da doch ein wenig weiterentwickelt haben und heute etwas schlauer sind, als die Sovjets vor 32 Jahren.

und wenn man den Antrieb auf Methan und/oder Ammoniak-Fuel anpaßt, könnte sich das bald sogar rechen!

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vor 6 Stunden schrieb Windyfan:

Wasserstoff im Flugzeug?

viel zu teuer (Wirkungsgrade bei der Herstellung)

 

Jein.

Sofern man zur Herstellung "kostenlosen"/"überflüssigen" (und natürlich "grünen") Strom nimmt - aus Windkraftanlagen bei starkem Wind ausserhalb der Spitzenlastzeiten z. B. - sind die Kosten verdammt niedrig.

Davon gibt es heute natürlich nicht näherungsweise genug, um den Bedarf der Luftfahrt zu decken. Mit mehr Windkraftanlagen wird es bei diesen immer Wetterlagen & Zeiten geben, wo ansonsten überflüssige Kapazität da ist. Auch bei grossen Solaranlagen ist das perspektivisch denkbar. Am Ende werden die Anlagen ja nicht dafür ausgelegt, den Strombedarf nur im Optimalfall zu decken, sondern auch bei weniger Wind/Sonne, und spätestens abseits der Spitzenlastzeiten wird es da zunehmend "überflüssigen" Strom geben. Ob das perspektivisch für den Bedarf der Luftfahrt langen kann, ist 'ne interessante Frage.

 

Alerdings müsste auch erstmal der ganze graue Wasserstoff in der Industrie durch grünen ersetzt werden. Und einige weitere "Interessenten" gäbe es auch noch.

 

Und die Preisdiskussion ist am Ende am Thema vorbei. Dem Kerosin müsste man reelle (und damit auch über die Zeit sehr stark steigende) CO2-Preise, für die gesamte Kette ab dem Bohrloch, zurechnen. Windstrom ist heute schon die billigste Form der Energiegewinnung, der Preis von Wasserstoff hängt fast ausschliesslich daran, was der Strom für die Hydrolyse kostet. Mindestens zeitweilig und ortsabhängig ist Stromüberfluss heute schon da & wird absehbar mehr. Und irgendwann wird es schlicht keine nicht CO2-neutrale Option mehr geben. Ob dann Wasserstoff das Mittel der Wahl für den Flugverkehr sein wird, vermag ich nicht zu prognostizieren. Völlig abwegig oder gar unmöglich erscheint es nicht. Und Folgeprodukte, z. B. Methan aus Wasserstoff und CO2, sind ggf. auch eine Option.

Bearbeitet von foobar
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8 hours ago, Windyfan said:

Man braucht alleine zum Verflüssigen 10 kWh Energie um 1 kWh Wasserstoff zu verflüssigen. 

Glaub du bist da irgendwo mit dem Komma verrutscht.

Wikipedia behauptet, dass es je nach Methode zwischen 28% und 40% des Energiegehaltes von Wasserstoff zu dessen Verflüssigung nötig sind. 

Linde, denen man in dem Bereich durchaus eine gewisse Kompetenz zutrauen kann (kleine Gedächtnishilfe: die verdienen ihr Geld mit Tieftemperaturtechnik und Gasverflüssigung) sagt, dass es ungefähr 30% sind.

 

1000%, wie von dir oben behauptet, wären da schon n bisschen arg weit weg. 

8 hours ago, Windyfan said:

Synth. Kerosin hätte den Vorteil, dass an den Fliegern nichts geändert werden müsste.

 

Hätte aber auch den Nachteil, dass es nach wie vor zu nicht unerheblichen Rußemmissionen kommt. Auf Reiseflughöhe dienen die Partikel dann als Kondensationskeime und üben dadurch einen mehr oder weniger großen Einfluss auf das Wetter aus. 

 

Wasserstoff halte ich jetzt auch nicht für den heiligen Gral, aber wohin genau die Reise geht, wird man dann in Zukunft sehen.

Immerhin hätte es den Vorteil dass die Infrastruktur mal komplett anders wäre. Weil wenn man synthetisches Kerosin verwenden will, kann man ja auch genauso gut fossiles verwenden. Weil macht ja weder für das Flugzeug noch die Tankanlagen einen Unterschied. Synthetisches Methan ebenso... 

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Beim Vergleich Wasserstoff zu anderen Energieträgern kommt immer gerne das Argument, man muss Strom zur Erzeugung rein stecken. In der Gesamtbilanz schneidet er aber besser ab als Otto-Motoren. 

Klar muss ich zur Gewinnung Energie aufwenden, muss ich aber bei der Erzeugung synthetischer Kraftstoffe auch. 

Der Sicherheitsaspekt ist heutzutage inzwischen vernachlässigbar. Ist ja auch nicht so, dass Kerosin und/oder Akkus keine eigenen Risiken bergen.

Dass trotz max. abgesicherter Tanks und Leitungen auch bei fossilen Treibstoffen ein Brand entstehen kann, hat Grosjean am Sonntag eindrucksvoll bewiesen. 

Technisch sind alle Herausforderungen handelbar. Die kaufmännische Perspektive wird mit der Zeit nach ziehen. Abschreiben würde ich den Wasserstoff nicht. 

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vor 22 Stunden schrieb jubo14:

Das eine Tu-155 bereits vor 32 Jahren mit Wasserstoff geflogen ist, ist Dir da wohl entgangen.

 

 

Das wusste ich in der Tat nicht.

 

Ist aber auch kein Hexenwerk, sowas im Experimentalstadium zu realisieren. Wasserstoff / Sauerstoff ist die beste konventionelle Krafstoffkombination. Da kommt gegenüber Erdölenergieträgern bei Flüssigwasserstoff  mit den vorhandenen Lösungen Otto oder Gasturbine locker  20 % mehr Leistung raus, ohne dass man optimiert hätte; ohne dass groß etwas verändert werden muss (solange die Materialien das mitmachen, vor allem die höheren Temperaturen). Es muss nur das passende Mischungsverhältnis eingespritzt werden. Noch nen Kyrogentank ins Flugzeug gebastelt, schon funzt das. Übrigens: War noch Laderaum frei im Flieger? Der Tank ist nämlich selbst mit Flüssigwasserstoff enorm groß. es liest sich ja schon geil, wie wenig Masse an Wasserstoff man braucht, um mit einem thermischen Verbrenner eine kWh mechanische Arbeit zu erzeugen, aber das ist auf die Masse an Wasserstoff bezogen...  jetzt muss man sich vor Augen führen, ein Liter Flüssigwasserstoff hat nur die Masse von auswendig gesprochen DREI Gramm! Bei fossilen Kraftstoffen ist es irgendetwas zwischen 0,8 und 0,9 kg/Liter. Soll heißen, das Volumen wird groß. Sehr groß im Vergleich zu Kerosin für die gleiche Energiemenge. Deswegen auch bei der Tupolev: Zumal ja nur eine Turbine befeuert wurde, die andere mit Kerosin, so spart man enorm Platz.

 

Im Routinebetrieb ist das aber ne andere Nummer, regelmäßig müssen die mit Wasserstoff in Kontakt befindlichen Metalle geprüft und erneuert werden (Versprödung), permanent muss peinlichst genau auf kleinste Leckagen geachtet werden (Selbstentzündung!).

Da Wasserstoff durch alle Materialien dieser Erde diffundiert gibt es keine Möglichkeit den verlustarm zu lagern, Piplinetransport über größere Strecken ist ein absolutes No-Go (käme fast nix mehr an);  bei Kyrogentanks siedet der Wasserstoff permanent, nach zwei Wochen ist der Kyro-Tank übrigens von alleine leer, normale Drucktanks wie in den Autos halten das Gas länger, aber auch hier gibt es eine permanente Diffundierung durch jedes Material. Das Wasserstoffmolekül ist so klein, das passt durch jede andere Molekülstruktur...

 

Zu den Kosten: Will man keine fossilien Energiequellen für Wasserstoff nutzen (zur Zeit wird er am kostengünstigsten aus Erdgas gewonnen), bleibt nur die Elektrolyse. Leider ist der Wirkungsgrad hier recht bescheiden, etwa 50% sind drin. Das ist für die Speicherung dieser sehr hochwerigen Energieform Strom ein ganz schlechter Wert. Hier sind beispielsweise  Batterien oder Pumpspeicherwerke meilenweit überlegen ...   und da ist noch nicht einberechnet, dass sich Wasserstoff aus Leitungen udn Tanks permanent davonschleicht. Da im Flieger aus Platzgründen nur Flüssigwasserstoff eingesetzt werden kann, muss dieser verflüssigt werden. Ihr schreibt von nur 3 kWh pro 1 KWh Wasserstoffenergie ... ich kann mir nicht vorstellen, dass sich da in den letzten 20 Jahren so epochal viel getan hat, dass man das um den Faktor 300 % hat verbessern können, die sind ja nicht mal in der Lage die Wärmepumpen für Einfamilienhäuser in einen positiven Wirkungsgradbereich bei - 15, - 20 Grad zu bringen. In dem Bereich schaltet nämlich die Wärmepumpe ab und knipst den Heizdraht an.

Meint ihr wirklich, man kann ohne gigantischen Aufwand eine Masse in die Nähe von - 273 Grad Celsius bringen? Wir reden über den Bereich des absoluten Nullpunkts Null Kelvin (!)

 

Meine Zahlen mit 10 kWh Energieeinsatz nur um 1 kWh Flüssigwasserstoff zu gewinnen hab ich von einem Raumfahrtingenieur vor 20 Jahren, die haben ja schließlich dauernd mit Flüssigwasserstoff zu tun. Ich kann mir aber nicht vorstellen, dass man den Wirkungsgrad in dieser Zeit um solche Größenordnungen hat verbessern können, man schafft es ja nicht mal bei - 20 Grad mit einer Wärmepumpe deutlich besser als ein Heizstab zu sein.

Flüssigwasserstoff kommt meines Wissens nur dort zum Einsatz, wo Geld keine Rolle spielt, Weltraumfahrt und Militär. Sicher nicht ohne Grund, denn von den Möglichkeiten und Leistungen her kommt nichts an H2  und insbesondere an flüssigen H2 ran.

 

Jetzt kommt noch ein weiterer dicker Nachteil von Wasserstoff: Da bei der Kombination mit Sauerstoff das so super Ergebnisse bringt, sind leider die entstehenden Temperaturen so blöde hoch (deswegen der unerreicht gute Wirkungsgrad beim Verbrennen), das dummerweise sehr viel Stickoxide entstehen. Das wirkt viel schwerer, als die Rußpartikel beim Kerosin, deswegen meine Vermutung, dass sich künstliche Kraftstoffe durchsetzten werden, denn die kann man tunen, dass weniger Rußpartikel entstehen und die Technik dafür ist vergleichsweise billig. Man kann sogar das CO2, welches entsteht vorher der Atmosphäre entnehmen, so das weitgehend CO2 neutral geflogen werden könnte.

 

Lustig sähe auch ein Europaflieger aus, um jetzt mal auf die Kanaren zu kommen:

 

Für einen Europaflieger könnte man gefühlt eine zweite Röhre über dem Flieger nur für den Flüssigwasserstofftank vorsehen.

 

Leider ist Wasserstoff keineOption aus wirtschaftlicher Sicht und das wird letztendlich der limitierende Faktor sein. Ich sage nicht, dass der Gedanke nicht reizvoll wäre....  Aber man muss Realist bleiben.

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vor 3 Stunden schrieb locodtm:

Beim Vergleich Wasserstoff zu anderen Energieträgern kommt immer gerne das Argument, man muss Strom zur Erzeugung rein stecken. In der Gesamtbilanz schneidet er aber besser ab als Otto-Motoren. 

 

 

Ja, der Wirkungsgrad von Ottomotoren ist auch recht bescheiden (wohl einer der schwächsten aller häufig genutzten Wärmekraftmaschinen). Vor allem wird ja immer der optimale Wirkungsgrad genannt, den gibt es aber nur in einem Betriebspunkt, der nur selten genutzt wird. Beim Otto kommt noch hinzu, dass er zusätzlich Drosselverluste hat, weil man ihm die Gemischzufuhr stark beschneidet (Drosselklappe), dadurch baut er Unterdruck auf und hat zusätzlich zu diesen Pumpverlusten schlechte Füllung der Zylinder.

Der Vergleich hinkt aber, weil Strom eine sehr hochwertige Form der Energie ist, die sich mit nur geringen Verlusten in andere Energieformen umwandeln läßt.

 

Anders die Wärmekraftnmaschinen, der theoretisch maximale Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine bei uns auf der Erde kann nicht besser als etwa 60 %  ausfallen. Bei Strom kann man teilweise Spitzenwerte von 98 % erreichen.

 

Aber mache mal Strom aus einem anderen Energieträger ...  da steckt der große Verlust, wenn es nicht schon mechanische Arbeit ist, auch da können in großtechnischen Anlagen Spitzenwerte erzielt werden.

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Man muss bitte differenzieren wie man Wasserstoff nutzen will.

Als Brennstoff für eine Brennstoffzelle ( Generator) oder als Version des beigemischten Kraftstoff in einer Art „Wasserstoff-Verbrennungsturbine“.

 

Die Probleme der Erzeugung und Lagerung bleiben, aber die Verwendung ist eine andere. 

 

 

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Es wird auf Kerosin hinauslaufen, dass dann mit irgendwelchen Beimischungen synthetischer Treibstoffe "grüner" gemacht wird. Je nachdem, wie man die Energie zur Herstellung gewinnt ist es dann grüner und teurer. Vielleicht ist es auch mehr so eine theoretische Option, die man hätte, aber aus Kostengründen praktisch nie nutzt.

Ich kann mir auch nicht vorstellen, wo man solche Mengen herbekommt, wenn man nicht mehr nur ein paar Demo-Prototypen aus der Apotheke betankt. Alles noch sehr fern, aber alle wollen an die Forschungsmilliarden, die die Politik raushaut.

Bearbeitet von Nosig
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  • 7 Monate später...
Am 3.12.2020 um 11:53 schrieb Nosig: Alles noch sehr fern, aber alle wollen an die Forschungsmilliarden, die die Politik raushaut.

Das sehe ich auch so. Man ist sich bewußt, dass unter den ökonomischen Zwängen ein Wasserstoffantrieb keine Überlebensmöglichkeit hätte, zapft aber die Fördertöpfe dankend an. Auch müsste die Wasserstofftechnik mit viel höherem Wartungsaufwand erkauft werden.

 

Letztendlich muss Fliegen bezahlbar bleiben.

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