Mehr Reichweite: Zeroavia will mit kryokomprimiertem Wasserstoff fliegen

Wasserstoff als Treibstoff ist sauber, hat aber Nachteile. Ein US-Start-up beschäftigt sich mit einer Speichertechnik, die einige davon ausgleicht.

Artikel veröffentlicht am 18. Januar 2024, 11:47 Uhr, Werner Pluta

Von Zeroavia umgerüstete Dornier 228: Das Tanken geht schneller. (Bild: Zeroavia)

Wasserstoff gilt als ein wichtiger Energieträger. Doch die Speicherung ist schwierig: Entweder muss er extrem gekühlt werden, damit er flüssig wird, oder er wird komprimiert, was einen hohen Energieaufwand erfordert. Das britisch-amerikanische Luftfahrtunternehmen Zeroavia testet eine weitere Speichertechnik von Wasserstoff, die einige Vorteile bieten soll: Dafür arbeitet Zeroavia nach eigenen Angaben künftig mit dem US-Start-up Verne zusammen.

Verne beschäftigt sich mit Speicher- und Betankungssystemen für Wasserstoff-betriebene Schwerlastvehikel, sprich: Lkw, Schiffe und Flugzeuge. Das Start-up aus San Francisco setzt dabei auf kryokomprimierten Wasserstoff (CcH2). Das ist eine Mischform der kryogenen und der Druckspeicherung. Gespeichert wird der Wasserstoff als überkritisches Fluid bei weniger Druck und höheren Temperaturen.

Gasförmiger Wasserstoff (GH2) wird bei Umgebungstemperatur mit 350 oder 700 bar komprimiert, flüssiger Wasserstoff (LH2) wird bei 20 Kelvin (minus 253,15 Grad Celsius) gespeichert. Kryokomprimierter Wasserstoff ist gasförmig und gekühlt. Er benötigt einen Druck von 300 bar und eine Temperatur von 38 Kelvin (minus 235 Grad Celsius).

CcH2 hat Vorteile

Vorteil von CcH2 ist eine höhere nutzbare Speicherdichte – und damit auch eine höhere Reichweite der Flugzeuge: Die theoretische maximale volumetrische Speicherdichte liegt bei 80 Kilogramm pro Kubikmeter. LH2 hat eine volumetrische Speicherdichte von 70,79 Kilogramm pro Kubikmeter bei einer Temperatur von 20 Kelvin. Bei GH2 hängt die Speicherdichte vom Druck ab: Bei 300 bar sind es 20 Kilogramm pro Kubikmeter, bei 700 bar 40 Kilogramm pro Kubikmeter – das Verhältnis zwischen Dichte und Druck ist bei realen Gasen nicht linear.

Ein Vorteil gegenüber GH2 ist, dass wegen des geringeren Drucks die Speicher weniger stark ausgelegt sein müssen, wodurch diese günstiger werden. Eine weitere Kostensenkung ergibt sich durch die verringerte Kompression. Die Boil-off-Rate, also der Verlust durch Verdampfung, ist bei CcH2 geringer als bei LH2. Schließlich soll das Betanken mit CcH2 schneller und einfacher sein als mit GH2 und LH2.

Zeroavia will Flugzeuge mit Wasserstoffantrieb ausrüsten. 2020 hatte das Unternehmen eine Maschine mit einem 250 Kilowatt starken Antriebsstrang ausgerüstet. Anfang 2023 flog erstmals eine auf Elektroantrieb umgebaute 19-sitzige Dornier 228. Sie hat einen 600 Kilowatt starken Antrieb (ZA600). Das nächste Projekt wird die Umrüstung einer Dash 8-400. Sie will Zeroavia mit einem 1,8-Megawatt-Antrieb (ZA2000) ausstatten.