Pipistrel mit Brennstoffzelle am Flughafen Stuttgart

Die HY4 ist weltweit das erste viersitzige Passagierflugzeug, das allein mit einem Wasserstoffbrennstoffzellen-Batterie-System angetrieben wird.

Am 29. September 2016 startete das viersitzige Passagierflugzeug HY4 zum offiziellen Erstflug vom Flughafen Stuttgart. Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Luft– und Raumfahrt (DLR) entwickelten den Antriebsstrang des Flugzeugs und arbeiteten in dem Projekt gemeinsam mit Partnern aus Industrie und Forschung.

Technologische Zusammenarbeit

Das Brennstoffzellenflugzeug HY4 wurde vom DLR-Institut für Technische Thermodynamik mit den Partnern Hydrogenics, Pipistrel, H2FLY, der Universität Ulm und dem Flughafen Stuttgart entwickelt und fliegt mit durchschnittlich 145 km/h. Wissenschaftler des DLR verantworteten dabei die Entwicklung des Wasserstoffbrennstoffzellen-Antriebs und seine Integration in das Flugzeug. Der Antriebsstrang besteht aus einem Wasserstoffspeicher, einer Niedertemperatur-Wasserstoffbrennstoffzelle sowie einer Hochleistungsbatterie. Die Brennstoffzelle wandelt die Energie des Treibstoffs Wasserstoff direkt in elektrische Energie um. Als einziges Abfallprodukt entsteht dabei Wasser.

Mit dem so gewonnenen Strom treibt der Elektromotor den Propeller des Flugzeugs an. Die an Bord mitgeführte Lithium-Ionen-Batterie liefert zusätzlichen Strom während der Startphase und bei Steigflügen. Wird der für die Brennstoffzelle benötigte Wasserstoff durch Elektrolyse erzeugt, die Strom aus erneuerbaren Energien nutzt, fliegt die HY4 komplett emissionsfrei. Das Flugzeug wird von der DLR-Ausgründung H2FLY betrieben.

Stromflugzeuge für nachhaltige Luftfahrt

Violeta Bulc, EU-Kommissarin für Verkehr sagte zu Thema emissionsfreies Fliegen: „Ich bin stolz darauf, dass europäische Forscher und Hersteller dieses mit einer Wasserstoff-Brennstoffzelle angetriebene Flugzeug verwirklicht haben. Derartige vorausschauende Aktivitäten verkörpern die Zukunft des emissionsfreien Fliegens. Die Kommission unterstützt nachdrücklich solche Initiativen, die voll im Einklang mit unserer neuen Strategie für eine emissionsarme Mobilität stehen. Die Luftfahrt spielt eine wichtige Rolle dabei, Menschen zusammen zu bringen, große Städte sowie entfernten Standorten zu verbinden.

Sie stellt auch sicher, dass Unternehmen wachsen und sich entwickeln können. Die EU wird weiterhin solche Initiativen unterstützen, um Innovationen voranzutreiben.“ Prof. Georg Fundel, Geschäftsführer der Flughafen Stuttgart GmbH freut sich, dass der Erstflug am Flughafen Stuttgart stattgefunden hat: „Der Flughafen Stuttgart wie auch die Luftfahrt allgemein erwarten in Zukunft ein weiteres Wachstum. Dies ist für uns ein wichtiger Grund auf ein umweltfreundliches und vielleicht eines Tages sogar emissionsfreies Fliegen und innovative Technologien zu setzen.“

Electric Air Taxis im Regionalverkehr

„Große Passagierflugzeuge werden auf absehbare Zeit noch mit konventionellen Antrieben fliegen. Es gehört jedoch zu den großen Herausforderungen der nächsten Jahrzehnte, die Elektromobilität in die Luft zu bringen und den Luftverkehr der Zukunft CO2-neutral zu machen“, beschreibt Prof. André Thess, Leiter des DLR-Instituts für Technische Thermodynamik. „Unser Ziel ist es, den Brennstoffzellen-Antriebstrang weiter zu verbessern und ihn langfristig auch in Regionalflugzeugen mit bis zu 19 Passagieren zum Einsatz zu bringen.“ Zum Thema elektrisches Fliegen ist das DLR zudem gemeinsam mit den Industrieunternehmen Airbus Group und Siemens, 20 Universitätsinstituten und weiteren Helmholtz-Zentren in der Helmholtz-Initiative DLR@Uni Electric Flight aktiv.

Der Elektromotor der HY4 hat eine Leistung von 80 Kilowatt und ermöglicht eine Höchstgeschwindigkeit von rund 200 sowie eine Reisegeschwindigkeit von 165 Kilometern pro Stunde. Abhängig von Geschwindigkeit, Flughöhe und Zuladung ist eine Reichweite zwischen 750 und 1.500 Kilometern möglich. Auffallendes Merkmal der HY4 sind ihre zwei Rümpfe, die über den Flügel sehr fest miteinander verbunden sind. In jedem der beiden Rümpfe haben zwei Passagiere Platz. Das Maximalgewicht der HY4 beträgt 1.500 Kilogramm.

„Mit der HY4 haben wir nun eine optimale Plattform, um den Einsatz der Brennstoffzelle im Flugzeug weiterzuentwickeln“, sagt Prof. Josef Kallo, Leiter des Projektes HY4 im DLR und Professor an der Universität Ulm. „Kleine Passagierflugzeuge wie die HY4 können sehr bald im Regionalverkehr als Electric Air Taxis eingesetzt werden und eine flexible und schnelle Alternative zu bestehenden Transportmitteln bieten.“ Die HY4 ist das weltweit erste viersitzige Passagierflugzeug, das ausschließlich mit Wasserstoffbrennstoffzelle und Batterien betrieben wird. Der Flughafen unterstützt das Forschungsprojekt des DLR mit 180.000 Euro.

HY4 Pipistrel mit Brennstoffzelle

Unter Federführung des DLR-Instituts für Technische Thermodynamik, das auch die Gesamtintegration des Antriebsstrangs verantwortet, haben sich zur Verwirklichung des weltweit ersten Brennstoffzellenpassagierflugzeugs folgende Partner zusammengeschlossen: der Brennstoffzellenhersteller Hydrogenics, der slowenische Flugzeugbauer Pipistrel, die Universität Ulm als wissenschaftlicher Partner sowie der Flughafen Stuttgart als Heimatflughafen der HY4.

Die DLR-Ausgründung H2FLY betreibt die HY4 und betreute den Zulassungsprozess. Das Projekt wurde mit Mitteln des DLR und des Stuttgarter Flughafens gefördert, Grundlagen der Brennstoffzelletechnologie durch die Nationale Organisation Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NOW) gefördert. Für die Weiterentwicklung der Antriebstechnologie beabsichtigt das DLR Fördermittel im Rahmen des Nationalen Innovationsprogramms Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NIP) der Bundesregierung zu beantragen.

Auf den Fotos

• Erstflug HY4 am Flughafen Stuttgart: Am 29. September 2016 flog das Wasserstoff-Brennstoffzellen-Flugzeug HY4 über dem Flughafen Stuttgart.
• Wasserstoff-Brennstoffzellen-Antrieb: Das Flugzeug wird mit Wasserstoff angetrieben, der in einer Brennstoffzelle in Strom umgewandelt wird. Der Elektromotor der HY4 hat eine Leistung von 80 Kilowatt.
• HY4 am Flughafen Stuttgart: Letzte Vorbereitungen vor dem Erstflug. Die HY4 hat zwei Rümpfe, die über den Flügel sehr fest miteinander verbunden sind. In jedem der beiden Rümpfe haben zwei Passagiere Platz.
• Erstflug HY4 am Flughafen Stuttgart: Das Wasserstoff-Brennstoffzellen-Flugzeug HY4 beim Erstflug.
  
• HY4 nach dem Erstflug: Gemeinsam schieben; HY4 nach dem Erstflug (ab 2.v.l.) Prof. Georg Fundel, Geschäftsführer Flughafen Stuttgart, Prof André Thess, Leiter DLR-Institut für Technische Thermodynamik, Ivo Boscarol, Geschäftsführer Pipistrel, Prof. Josef Kallo, Projektleiter HY4 im DLR, zusammen mit DLR-Mitarbeitern.
• Start zum Erstflug: Das viersitzige Flugzeug HY4 beim Abheben vom Stuttgarter Flughafen.
• HY4 vor dem Terminal
• Blick ins Cockpit
• Mit den Piloten
• Prof. Fundel und Prof. Kallo
• Auf dem Weg zur Parkposition

1. bis 5. Bild: DLR (CC-BY 3.0); andere: Flughafen Stuttgart.