Mit Strom über den Atlantik

Endlich wieder Land. Am Horizont taucht, anfangs nur schemenhaft, dann immer deutlicher, ein blasser Küstenstreifen auf: der raue Norden Schottlands. Das kleine, weiß lackierte Ein-Mann-Flugzeug nähert sich seinem Ziel, dem europäischen Kontinent. Ein paar Tage zuvor war der Start in New York, es folgten Zwischenlandungen in Kanada, später weitere Stopps an der Südspitze Grönlands und auf Island. Dann das Finale: Wenn der Pilot auf europäischem Boden aufsetzt, wird er der Erste sein, der mit einem wasserstoffbetriebenen Flieger den Nordatlantik überquert hat. Antares H3, so heißt das Flugzeug, hat eine Brennstoffzelle an Bord, gespeist durch puren Wasserstoff.

Noch ist dieser Rekordflug Marke Charles Lindbergh Zukunft. Doch Josef Kallo und Axel Lange arbeiten mit Hochdruck daran, dass er in spätestens zwei Jahren Realität wird. Kallo ist Ingenieur am Institut für Technische Thermodynamik des Deutschen Zentrums für Luft und Raumfahrt (DLR) in Stuttgart. Lange leitet im rheinland-pfälzischen Zweibrücken seine eigene Firma, die Lange Aviation GmbH. Gemeinsam versuchen die beiden, die Brennstoffzelle für die Luftfahrt hoffähig zu machen. Der Markt ist vielversprechend: Unbemannte, von Brennstoffzellen angetriebene Drohnen könnten tagelang über entlegenen Landstrichen schweben, nach Rohstoffen wie Öl und Gas suchen oder Pipelines und brandgefährdete Wälder überwachen. Und an Bord künftiger Passagierjets könnte die Brennstoffzelle gleich mehrere Funktionen übernehmen: den Flieger klimaneutral mit Bordstrom versorgen, ihn lautlos und emissionsfrei vom Flugsteig zur Startbahn rollen lassen und die Wasserversorgung gewährleisten.

ABGAS: NIchts als Wasser

Die Brennstoffzelle gilt schon lange als umweltfreundliches Aggregat mit Potenzial. Sie macht aus Wasserstoff und Sauerstoff elektrischen Strom – äußerst effizient und umweltfreundlich. Als Abgas entstehen weder CO2 noch Stickoxide und auch kein Feinstaub, sondern lediglich Wasser. Wird die Zelle mit regenerativ gewonnenem Wasserstoff betrieben, ist sie klimaneutral – ein Aggregat mit Mustereigenschaften. Komplett ausgereift ist das Patent zwar noch nicht, außerdem sind die Kosten für viele Einsatzfelder bislang zu hoch. Aber die Brennstoffzelle wird bereits in vielen Feldtests erprobt – sei es als energiesparendes Heizkraftwerk im Hauskeller oder als klimaschonender Motor in Autos und Bussen (siehe Beitrag „Joker und Nieten”).

Nun interessieren sich verstärkt auch Flugzeugkonstrukteure für das Aggregat. Kallo und Lange sind die Pioniere: Sie haben das weltweit erste Flugzeug konstruiert, das ausschließlich von einer Brennstoffzelle angetrieben werden kann: die Antares DLR-H2, Flügelspannweite 20 Meter. Basis ist der einzige Motorsegler der Welt, der statt eines Verbrennungsmotors ein Elektroaggregat unter der Haube hat, gespeist von einem in den Tragflächen untergebrachten Lithium-Ionen-Akku. Seit 2005 baut Lange Aviation in Zweibrücken die Antares 20E in Serie. In einer der Werkhallen hängt ein Transparent: „50 mal Antares”. Das war vor zwei Jahren. „Jetzt steuern wir die Seriennummer 70 an”, sagt Axel Lange. Anfang 2008 schmiedeten Kallo und sein Team vom DLR-Institut für Technische Thermodynamik, das rund 200 Mitarbeiter beschäftigt und von Institutsdirektor Hans Müller-Steinhagen geleitet wird, gemeinsam mit Lange einen kühnen Plan. Die Idee: Würde man zusätzlich zum Akku eine Brennstoffzelle in einen Motorsegler einbauen, so müsste sich dessen Reichweite erheblich steigern lassen. Außerdem sollte Antares das erste Flugzeug der Welt sein, das allein mit der Kraft einer Brennstoffzelle starten und landen kann. Im April 2008 hatte der US-Luftfahrtkonzern Boeing zwar auch ein Kleinflugzeug mit Brennstoffzelle an Bord abheben lassen. Doch die Zelle unterstützte bloß kurz die bordeigene Batterie als der Flieger bereits in der Luft war. Und schon nach wenigen Testflügen stellte Boeing das Projekt wieder ein.

Deutlich ehrgeiziger sind die DLR-Forscher. Bereits 2003 hatten sie ein Modellflugzeug mit einer Mini-Brennstoffzelle bestückt. 2007 wagten sie sich dann an ein richtiges Flugzeug und begannen, einen elektrischen Motorsegler auf Brennstoffzelle umzurüsten. Sie hängt unter einem der Flügel in einem tropfenförmigen Behälter, erinnert an das Strahltriebwerk eines historischen Düsenjägers und wiegt bei fast 3 Meter Länge knapp 100 Kilogramm. Die Zelle erzeugt Strom, der über einen Elektromotor einen ausklappbaren Propeller in Schwung bringt. Gespeist wird sie mit Wasserstoff aus einem ebenfalls tropfenförmigen Behälter, der unter dem anderen Flügel hängt. Um zu gewährleisten, dass die Antares ruhig durch die Lüfte schwebt, mussten die Forscher die Mechanik der Maschine anpassen und die Flügel, unter denen Brennstoffzelle und Wasserstofftank hängen, verstärken. „Mit Computersimulationen haben wir getestet, ob die Behälter Turbulenzen erzeugen, die den Luftwiderstand des Fliegers zu stark erhöhen”, sagt Axel Lange. Wasserstoff-Sensoren an Bord überwachen die Leitungen, um festzustellen, wenn das flüchtige Gas durch undichte Stellen entweicht. Damit die Antares stabil zur Landebahn rollen kann, wurde sie wie ein Motorflugzeug mit einem Dreibein-Fahrwerk bestückt. Bei der Montage bekamen die Ingenieure unerwartet Probleme: „Wir hatten das Flugzeug fertig, die Brennstoffzellen waren eingebaut”, berichtet Hans Müller-Steinhagen. „Doch einen Tag später funktionierte das Ganze nicht mehr, weil eine Hummel ihr Nest in der Wasserstoff-Zuleitung gebaut hatte.”

7. Juli 2009: Langsam rollt der weiß lackierte elegante Motorsegler zur Startbahn am Flughafen Hamburg-Fuhlsbüttel – unter den Flügeln die beiden stromlinienförmigen Gehäuse, hinter der Pilotenkanzel der zweiflügelige Propeller. Am Startbahnrand, inmitten von Reportern, Fotografen und regionaler Polit-Prominenz, steht Institutsdirektor Müller-Steinhagen. „Die Gemütslage ist leicht nervös”, sagt er. „Wir haben einen böigen Wind – nicht einfach für so ein leichtes Flugzeug.”

Fliegendes Testlabor

Dann holt die Antares ein paar Hundert Meter Schwung und hebt leicht wackelnd ab. Schließlich steigt sie souverän in die Lüfte, dreht zwei Runden über dem Airport und kommt sicher und elegant wieder zu Boden. Zu hören war die ganze Zeit nur das leise Knattern des Propellers im Wind. Müller-Steinhagen ist erleichtert. „Wir haben gerade bewiesen, dass ein Flugzeug mit Brennstoffzellen-Antrieb tatsächlich starten, fliegen und landen kann.” Auch Pilot Axel Lange, ein erfahrener Motorsegler-Pilot, ist zufrieden: „Wenn das Flugzeug erst mal in der Luft ist, fliegt es ausgewogen und sehr schön”, sagt er. „Nur bei Start und Landung wird dem Piloten ein wenig mehr abverlangt, aber das lässt sich beherrschen.”

Der Jungfernflug in Hamburg war mehr als nur eine Demonstration. Seither fungiert die Antares als Testobjekt, um immer neue Brennstoffzellen-Typen auf ihre Flugtauglichkeit zu prüfen. Juni 2010: Die Antares H2 steht auseinandergeschraubt in Zweibrücken. Die Flügel sind abgenommen, der Rumpf liegt aufgebockt in der Montagehalle. Hier, an einem ehemaligen Militärflugplatz, hat Axel Lange seine kleine Flugzeugfabrik mit 32 Mitarbeitern aufgebaut. Gemeinsam mit Josef Kallo und seinem DLR-Team rüstet er im Auftrag des DLR die Antares gerade auf ein besseres Brennstoffzellen-System um. Die Experten haben das Gehäuse auf ein Gerüst gestellt und die Abdeckung entfernt. „ Jetzt sieht man das Herzstück der Antares H2, die Brennstoffzellen”, sagt Kallo und zeigt auf zwei batterieartige Blöcke, von denen jeder aus drei Stapeln mit je 90 Membranen besteht, so groß wie drei Tafeln Schokolade übereinander. „Die beiden Blöcke sind parallel geschaltet”, erklärt Kallo. „Sollte einer der Stränge komplett ausfallen, kann der andere übernehmen.” Das Flugzeug hätte dann noch die Hälfte der Leistung zur Verfügung – genug, um den Flieger sicher zu Boden zu bringen. Das Brennstoffzellen-System, das von der BASF stammt, ist vom Typ Hochtemperatur-PEM. Das Kürzel PEM steht für Polymer-Elektrolyt-Membran (siehe Kasten „Brennstoffzellen-Typen” auf der nächsten Seite) . Für gewöhnlich laufen die Zellen bei einer Betriebstemperatur von 150 bis 170 Grad Celsius. Das Aggregat schafft eine Dauerleistung von 18 Kilowatt (kW), in der Spitze sind es 23 kW.

750 Kilometer Reichweite

Kallo zeigt auf einige Lüfter, eingelassen zwischen den Zellblöcken. Sie komprimieren die einströmende Luft und erzeugen einen leichten Überdruck, der die Zellen effizient mit Sauerstoff versorgt. Aus dem Abgasrohr, das die Zelle verlässt, kommt ein Gasgemisch, das nur noch zu zehn Prozent Sauerstoff enthält und mit Wasserdampf angereichert ist. Der Wasserstoff kommt durch eine dünne Leitung aus dem Tank unter dem anderen Flügel. Der Tank speichert das Gas bei einem Druck von maximal 350 Bar. Am Ausgang sitzt ein Druckminderer, der den Wasserstoff auf sechs bis acht Bar entspannt. Direkt vor der Brennstoffzelle steckt ein weiterer Druckminderer: Er reduziert den Druck auf 100 Millibar, den Arbeitsbereich der Zelle. Bis zu 4,8 Kilogramm Wasserstoff passen in den Tank. Der Verbrauch liegt je nach Flugweise deutlich unter einem Kilogramm auf 100 Kilometer – was theoretisch für eine Reichweite von bis zu 750 Kilometern reicht. Getankt wird im Handbetrieb aus roten Gasflaschen, was bis zu 15 Minuten in Anspruch nimmt. Kallo: „Bei einer richtigen Wasserstoff-Drucktankstelle wäre der Tank nach drei Minuten voll.” Es herrscht rege Betriebsamkeit, das Team bereitet sich auf die ILA vor, die Internationale Luft- und Raumfahrtausstellung in Berlin vom 12. bis 17. Juni 2010. Hier soll die Antares H2 vor Zigtausenden von Zuschauern ihre Flugfähigkeit demonstrieren. Die Forscher schrauben und basteln fast bis zur letzten Sekunde, um die Antares für die ILA flugfertig zu machen. Mit Erfolg: Der Brennstoffzellen-Motorflieger wird über der Berliner Flugschau problemlos seine Runden drehen.

An diesem Morgen ist ein Experte aus Dänemark eingeflogen. Mit dem Laptop in der Hand überarbeitet er gerade die Steuersoftware. „Kleinkram wie dieser nimmt viel Zeit in Anspruch”, sagt Josef Kallo. „Aber schließlich handelt es sich um ein Experimentalflugzeug und kein Produkt von der Stange, bei dem man einfach den Schlüssel umdreht und losfliegt.” Immer wieder machen kleine Pannen den Forschern das Leben schwer: Mal ist ein Schaltrelais kaputt, dann muss der Druckminderer gereinigt werden, ein anderes Mal ist ein Stecker nicht richtig verbunden. „ Es sind meist die Schwierigkeiten an der Peripherie, die uns Zeit rauben”, sagt Kallo. „Das Brennstoffzellen-System selbst funktioniert zuverlässig.” Weder Beschleunigung noch Vibrationen oder starke Neigungswinkel, wie sie in einem Flugzeug nun mal herrschen, haben die Leistung der Zellen bislang beeinträchtigt.

Helfer aus der Formel 1

Axel Lange wirft einen Blick ins Cockpit. „Ein Designer, der für die Formel 1 arbeitet, hat uns geholfen, es zu gestalten”, sagt er. Das Inventar ist selbst für den Fluglaien überschaubar: Fahrt- und Höhenmesser, ein Transponder für die Flugsicherung, ein Display von der Größe eines Smartphone-Bildschirms. Zur Bedienung der Brennstoffzellen genügen ein paar Kippschalter: Ein/Aus, Spülventil, Wasserstoffzufuhr. Ein weiterer Knopf schaltet eine 70 Kilogramm schwere Lithium-Ionen-Batterie zu. Denn neuerdings ist die Antares ein Hybrid: Der Strom, der den Elektromotor antreibt, kommt wahlweise von Akku oder Brennstoffzelle – oder auf Knopfdruck von beiden zusammen. „Nur auf Brennstoffzelle zu fliegen, war eine Herausforderung, die es zu meistern galt”, sagt Kallo. „Doch ein Hybrid ist in verschiedenen Situationen von Vorteil.” Beim Start beispielsweise, wenn viel Energie benötigt wird, kann die Batterie die Lastspitzen abfedern und die Brennstoffzellen entlasten.

Für ihren Motorflieger haben sich die Experten von DLR und Lange Aviation eine besondere Lösung einfallen lassen, die „ direkte Hybridisierung”. „Normalerweise müssen Brennstoffzelle und Batterie über eine Leistungselektronik und einen Gleichstromwandler gekoppelt werden”, erklärt Josef Kallo. „Bei uns läuft das ausschließlich über passive Bauelemente – kostengünstig und wartungsfreundlich.” Der Clou: Ist die Hybridisierung per Kippschalter aktiviert, reguliert sich das System quasi von alleine, ohne aufwendige Steuerung.

Notstrom aus der Zelle

Im Grunde denken die Experten weniger daran, die Triebwerke eines Flugzeugs durch Brennstoffzellen zu ersetzen. Sie haben es vielmehr auf diverse Hilfsaggregate abgesehen, die heute in jedem Jet stecken. So soll die Brennstoffzelle künftig das Notstromaggregat ersetzen, um bei einem Triebwerksausfall den Strom bereitzustellen, den das Flugzeug für eine sichere Landung braucht. Fällt bei einem Flieger der Bordstrom aus, hilft heute ein kleines Windrad, die Ram Air Turbine. Sie erzeugt genügend Strom, um die Maschine kontrolliert landen zu lassen. „Dafür sollen künftig Brennstoffzellen zum Einsatz kommen, die durch Druckwasserstoff und Drucksauerstoff versorgt werden”, sagt Hans-Jürgen Heinrich, der beim europäischen Flugzeugbauer Airbus für die Entwicklung von Brennstoffzellen verantwortlich ist. „ Diese Systeme zeichnen sich durch besonders kurze Anlaufzeiten aus, liefern hohe Leistungsdichten und haben eine einfache Bauweise. Und sie erzeugen stets so viel Energie, wie das Flugzeug gerade benötigt.” Wartung und Routinetests wären einfacher und billiger, mechanische Verstärkungen von Rumpf und Flügel wären unnötig.

Um Brände und Explosionen zu vermeiden, werden bestimmte Bereiche eines Jets regelmäßig mit einem schwer entflammbaren Gas, dem Inertgas, geflutet. Fachleute sprechen dabei von Inertisierung. Auch hier könnte eine Brennstoffzelle arbeiten. „ Für weitere Anwendungsbereiche hat Airbus das Konzept des multifunktionalen Brennstoffzellen-Systems entwickelt, das neben der Stromversorgung auch Wasser für Küchen und Toiletten bereitstellt”, sagt Heinrich. Dazu kommt ein Sicherheitsaspekt: Die Brennstoffzelle verbraucht Sauerstoff aus der Luft und lässt unbrennbaren Stickstoff zurück.

Drei Tonnen weniger

Im Idealfall bräuchte der Flieger am Airport auch kein Wasser mehr zu tanken. Sein Startgewicht würde dadurch je nach Flugzeugtyp um bis zu drei Tonnen sinken. „Schließlich könnte man eines Tages die Hilfsturbinen im Flieger ersetzen und den Bordstrom weitgehend durch Brennstoffzellen erzeugen”, meint der Airbus-Experte. „Sie würden einen geräuschfreien und emissionslosen Betrieb am Boden ermöglichen.” „Die wesentlichen technologischen Eckpunkte stehen, auf Laborebene sind die Systeme im Prinzip fertig”, betont Hans-Jürgen Heinrich. „Bereits 2007 haben wir mit dem DLR das Notstromsystem im Flugversuch erprobt. Die Serienreife scheint in wenigen Jahren möglich.”

Auch für die anderen Einsatzfelder haben die Airbus-Ingenieure die Technologie weitgehend im Griff. Die Brandschutz-Anwendung könnte in rund fünf Jahren kommen, ein Bordstrom-Aggregat auf Brennstoffzellen-Basis danach. „Eine Herausforderung ist noch die Versorgung mit Wasserstoff”, sagt Heinrich. „Bei kleinen Systemen greifen wir auf Wasserstoff-Gas in Drucktanks zurück. Bei größeren Einheiten würden wir Wasserstoff in flüssiger Form in kälteisolierten Tanks speichern.” Dazu müsste man an den Flughäfen allerdings zunächst die nötige Infrastruktur schaffen.

Weniger Lärm auf dem Rollfeld

Die Liste der möglichen Anwendungen ist noch länger. So könnte die Brennstoffzelle das Flugzeug am Boden bewegen. Bislang rollen die Jets mithilfe ihrer Triebwerke von und zur Landebahn. Künftig könnten Brennstoffzellen das Bugrad elektrisch antreiben. Die Flieger würden leise und emissionsfrei über das Flugfeld rollen und müssten erst kurz vor dem Start die Triebwerke anwerfen. Dadurch könnten diese bis zu zwei Stunden täglich kürzer laufen, was eine Treibstoffersparnis von rund einer Million Litern im Wert von einigen Hunderttausend Euro pro Jahr verspricht. Und: Die Brennstoffzelle soll künftig den gesamten Bordstrom liefern. Heute wird er am Boden von einer mit Kerosin befeuerten Hilfsturbine erzeugt. Doch diese „APU” hat Nachteile: Sie ist laut, besitzt einen bescheidenen Wirkungsgrad und stößt Emissionen wie das klimaschädliche Gas CO2 aus. Eine Brennstoffzelle wäre deutlich sauberer, effizienter und leiser – das grelle Pfeifen, das beim Ein- und Aussteigen nervt, wäre passé. Und: Wenn man die APU durch mehrere über den Rumpf verteilte Brennstoffzellen ersetzt, lässt sich einiges an Verkabelung sparen. Der Flieger würde, je nach Flugzeugtyp, um etliche Kilogramm leichter – und damit auch billiger.

Am Flugzeug-Antrieb basteln die Forscher ebenfalls noch: Seit Sommer 2009 ist die Antares H2 ein fliegendes Testlabor für Brennstoffzellen. Während des Flugs zeichnet sie viele Daten auf: Druck- und Temperaturwerte, elektrische Spannungen, Leistungskurven. Diese Daten werden am Boden ausgelesen und von den Forschern ausgewertet. Bislang steht der Höhenrekord bei gut 2500 Metern. Dort herrscht ein Luftdruck, der dem in der Kabine eines Passagierjets vergleichbar ist. Kallo: „Es ist wichtig, dass eine Brennstoffzelle auch bei diesem Unterdruck und der damit verbundenen Sauerstoffarmut funktioniert.” 2011 soll die Antares Härtetests absolvieren: „Im Prinzip ist es möglich, sich von einer Propellermaschine in 6000 Meter Höhe schleppen zu lassen und dann weitere 1000 Meter aufzusteigen”, meint Axel Lange. „Dort könnte man in eine Wolke fliegen, in der es sehr feucht und kalt ist, bis zu minus 50 Grad.” Der Plan: In der Wolke fliegt der Pilot Kurven und Bögen und belastet das System so minutenlang mit der dreifachen Erdbeschleunigung. Eine Tortur für die Brennstoffzelle – mit dem Vorteil, manch langwierigen Labortest ersetzen zu können. Zum Einsatz soll das umweltfreundliche Aggregat unter anderem in Drohnen, also unbemannten Fliegern, kommen. „Batterien versprechen keine großen Reichweite”, sagt Axel Lange. „Hier bietet sich die Brennstoffzelle an.” Angepeilt sind tagelange Erkundungsflüge über dem Meer und über dünn besiedelten Gebieten, etwa für die Öl- und Gassuche. Bestückt mit Magnetsensoren, Gravimetern oder Methanschnüfflern könnte die Drohne im Tief- flug ein ausgedehntes Gebiet mehrere Tage lang im Raster abfliegen und müsste nicht alle paar Stunden landen, damit der Pilot wechselt.

Relaisstation fürs Internet

Denkbar ist auch die Überwachung von Pipelines etwa in Sibirien oder Afrika und eine Grenzkontrolle aus der Luft. Ferner könnten die Brennstoffzellen-Drohnen den Verkehr auf Autobahnen beobachten, ausgedehnte Wälder nach Brandherden absuchen oder Agrarflächen durchmustern, um festzustellen, wo gedüngt oder gewässert werden muss. Die Flieger wären äußerst leise und würden selbst im Tiefflug Mensch und Tier kaum stören. Und: Drohnen, die für tagelange Trips in großen Flughöhen konstruiert wären, könnten Relaisstationen für Handynetze oder das mobile Internet tragen. „Das wäre etwa für rasch wachsende Metropolen in Asien interessant, in denen es zu wenig DSL-Leitungen gibt”, sagt Axel Lange. „Telekommunikationstechnologien wechseln rasant, und ein Flugzeug als Träger ließe sich schnell auf eine neue Technologie umrüsten.”

Allerdings ist nicht sicher, dass diese Ausdauer-Drohnen später einmal mit Wasserstoff unterwegs sein werden. Der nämlich lässt sich bislang nicht sonderlich effektiv speichern, sodass die Tanks für große Reichweiten sehr groß sein müssten. Deshalb erwägen die Forscher, einen Flüssigtreibstoff zu verwenden, den ein Dampfreformer an Bord in Wasserstoff umwandelt. Dabei würde allerdings CO2 frei. Nur bei einem Biotreibstoff wäre die Klima- bilanz unterm Strich neutral. Doch ob die Brennstoffzelle wirklich langstreckentauglich ist, wird die Antares H2 nicht beweisen können – dazu reicht der Aktionsradius des fliegenden Labors nicht aus. Deshalb tüfteln die Ingenieure bei Lange Aviation und DLR an einem Nachfolger, der Antares H3. Sie ist mit einer Spannweite von 23 Metern nicht nur größer als ihre Vorgängerin, sondern soll auch vier statt zwei Behälter unter den Flügeln tragen – zwei Brennstoffzellen-Aggregate und zwei Tanks.

Fieberhafte Vorbereitungen

Die Vorbereitungen in Zweibrücken laufen bereits: Axel Lange geht zu einem langen, schmalen Gebilde aus mattem Metall, das ein wenig an ein überdimensionales Bügelbrett erinnert. Es sind die Formen für die Flügel der H3. Bald werden die Arbeiter per Hand immer neue Lagen aus Kohlefaser in die Form legen und mit Kunstharz verkleben – eine Aktion, die sich über Monate erstrecken wird. „Das erfordert sehr viel Know-how”, erklärt Lange. Auch das Triebwerk ist eine Spezialkonstruktion: Es besteht aus zwei ineinander verschachtelten Elektromotoren. Sollte der eine ausfallen, könnte der andere unabhängig davon weiterarbeiten. „Dadurch erreichen wir den Sicherheitsstandard einer zweimotorigen Maschine”, sagt Lange. „Bei einem Flug übers Meer würde ein Triebwerksausfall bei einem einmotorigen Flugzeug zwangsläufig den Verlust der Maschine bedeuten – auf dem Meer gibt es schließlich keinen Acker zum Notlanden.”

Die Antares H3 soll den Sprung über den Atlantik schaffen – wie einst Charles Lindbergh. Das Spektakel wird, so hoffen die Forscher, eine medienwirksame Demonstration. „Wir wollen mit Technologie ‚made in Germany‘ beweisen, dass man völlig emissionsfrei über den Atlantik fliegen kann”, sagt Josef Kallo. 2011 ist der Jungfernflug geplant, 2012 soll der Trip über den großen Teich beginnen. Das Flugzeug würde eine Gesamtstrecke von rund 5500 Kilometern bewältigen, mit Tagesetappen von bis zu 1300 Kilometern. Doch die H3 soll nicht nur einen Kandidaten für das Guinness-Buch der Rekorde abgeben, sondern auch als Vorstudie für kommerzielle Drohnen dienen, die eines Tages auf unbemannten Explorations- und Überwachungsflügen unterwegs sein werden. Als Antrieb für Urlaubsflieger scheint die Brennstoffzelle dagegen kaum geeignet. Vor allem die Tanks, in denen der Wasserstoff gespeichert ist, würden bei ausgewachsenen Passagierjets unverhältnismäßig groß geraten. Genau das war auch das Manko der „ Cryoplane”-Studie, bei der ein europäisches Konsortium die Idee eines Großraumjets untersuchte, der Wasserstoff direkt in seinen Turbinen verbrennen sollte. Ein Elektro-Propellerantrieb wie bei der Antares erlaubt keine akzeptable Geschwindigkeit. Welcher Urlauber mag auf seinem Mallorca-Trip schon zehn Stunden in der Maschine sitzen? Denkbar scheinen immerhin kleine Passagierflieger für den Regionalverkehr oder Frachtflugzeuge mit Propellerantrieb, bei denen eine flotte Reisegeschwindigkeit weniger wichtig ist als bei den Urlaubsjets.

20 000 Stunden Lebensdauer

Erprobt werden diese Ideen nicht nur am Boden im Stuttgarter DLR-Labor, sondern auch an Bord eines besonderen Airbus: Das „ Advanced Technology Research Aircraft” ATRA ist eine umgebaute A320, mit der das DLR neue Techniken auf Herz und Nieren testen kann – unter realistischen Flugbedingungen. „Bislang hat sich die Brennstoffzelle bei diesen Tests sehr gut bewährt”, freut sich Josef Kallo. „Ihr Einsatz in den Passagierflugzeugen von morgen rückt immer näher.” Auch bei der Lebensdauer sind in den letzten Jahren große Fortschritte erzielt worden. „Man kann heute davon ausgehen, dass eine Brennstoffzelle unter günstigen, quasi stationären Betriebsbedingungen bis zu 20 000 Stunden hält”, sagt Airbus-Entwickler Hans-Jürgen Heinrich. „Gemeinsam mit den Herstellern haben wir ein Überwachungssystem entwickelt, das frühzeitig feststellt, wann sich eine Zelle dem Ende ihrer Lebensdauer nähert, sodass man sie rechtzeitig austauschen kann.” Und er betont: „Schon heute ist der Preis für die Luftfahrt akzeptabel – im Gegensatz zum Pkw-Sektor. Dafür sind Brennstoffzellen sicher noch zu teuer.” ■

Frank Grotelüschen (links), Technikjour- nalist aus Hamburg, verfolgte vor Ort, wie die Antares startklar gemacht wurde. Der Stutt-garter Fotograf Wolfram Scheible hob ab, um das Brennstoff-zellen-Flugzeug in der Luft zu fotografieren.

von Frank Grotelüschen