H2-betriebener Luftverkehr an Flughäfen – Design und Wirtschaftlichkeit von LH2-Betankungsanlagen

Aktuell besteht großes Interesse and der H2-betriebenen Luftfahrt. Entwicklungen von Akteuren wie der Airbus Group Inc., ZeroAvia, Universal Hydrogen, Cranfield Aerospace Solutions, HyPoint, Safran, GE Aviation, CFM International (CFM), Plug Power und vielen anderen unterstreichen diesen Trend ebenfalls.

Bei einer ersten Studie wurde untersucht, was es braucht, um Verkehrsflugzeuge mit LH2 zu betanken. In Zusammenarbeit mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der Universität Stuttgart haben wir die Installation einer solchen neuartige Betankungsinfrastruktur in zwei Teilen analysiert.

Im ersten Teil haben wir eine technisch-ökonomische Analyse von zwei verschiedenen Betankungssystemen (LKWs vs. Pipelines) durchgeführt, basierend auf neuen Szenarien für die Nachfrage von H2-betriebenen Flugzeugen an Flughäfen im Jahr 2050 (siehe die resultierenden Versorgungskosten in der Abbildung oben).

Die wichtigsten Erkenntnisse sind:
(1) Die Kosten für LH2-Betankungssysteme dürften nur 3-4 % (0,10-0,13 USD/kgLH2) der gesamten LH2-Versorgungskosten ausmachen. Wenn H2 in flüssiger Form zum Flughafen geliefert wird, sind die Investitionskosten auf den Flughäfen begrenzt.
(2) Auf kleineren Flughäfen sind LH2-Betankungsfahrzeuge immer die wirtschaftlichste und praktikabelste Lösung – bei größeren Flughäfen müssen neben den Kosten mehrere Faktoren (z. B. Sicherheit, Platz) berücksichtigt werden, um zwischen Betankungsfahrzeugen und einem Pipeline- und Hydrantensystem zu entscheiden.
(3) Mittelgroße Flughäfen wie Hamburg Airport könnten eine wichtige Rolle als regionaler Wasserstoff-Hub spielen, der mehr als 100.000 Tonnen LH2 pro Jahr benötigt – allerdings wird sich ein solcher H2-Bedarf an Flughäfen aufgrund der langen Entwicklungszeiten von H2-betriebenen Flugzeugen erst später realisieren. Daher sollte dieser Effekt bei der Planung regionaler H2-Drehkreuzstrukturen berücksichtigt werden.

In Kombination mit dem zweiten Teil haben wir festgestellt, dass eine weitere Analyse der Infrastrukturen für die H2-Versorgung eines Flughafens (international vs. dezentral) dringend erforderlich ist. Außerdem werden Technologie-Demonstratoren für die Betankung benötigt, um unsere technisch-ökonomischen Annahmen zu testen und die Sicherheits- und Zertifizierungsaspekte solcher Systeme zu bewerten.

Erster Teil: https://doi.org/10.1016/j.ecmx.2022.100206

Zweiter Teil: https://doi.org/10.3390/en15072475

Dank an alle Autoren: Moritz Flohr, Richard Hanke-Rauschenbach, Astrid Bensmann, Jonas Mangold, Daniel Silberhorn, Nicolas Moebs, Niclas Dzikus, Thomas Zill und Andreas Strohmayer!