Ausgangspunkt / Motivation

Die Luftfahrtindustrie steht vor der gewaltigen Herausforderung, ihre Kohlenstoffemissionen bis 2050 um 75 % gegenüber dem Stand von 2000 zu senken. Die technische Skalierung von Wasserstoffantrieben auf die für große Verkehrsflugzeuge notwendige Megawatt-Klasse stellt aktuell eine große Herausforderung dar. Es mangelt an robusten, wartungsarmen und gleichzeitig hochreaktiven Lösungen.

TRIATHLON adressiert diese kritische Lücke, indem es Synergien zwischen verschiedenen Antriebskomponenten nutzt, um technologische Hürden zu überwinden und eine nachhaltige, emissionsarme Transformation des Luftfahrtsektors durch disruptive Fortschritte in der Antriebstechnik zu ermöglichen.

Ziele

• Entwicklung disruptiver wasserstoff-elektrischer Antriebe für Flugzeuge der Megawatt-Klasse
• Signifikante Reduktion von Emissionen, unter anderem durch Strategien zur Minderung von Stickoxiden (NOx)
• Eliminierung der Notwendigkeit für kryogene Pumpen durch innovative Hochdruck-Speicherpuffer
• Verbesserung des gravimetrischen Index des gesamten Antriebsstrangs für leichtere und kompaktere Flugzeugdesigns

Inhalt

Das Projekt fokussiert sich auf die Entwicklung robuster Antriebssysteme, die Brennstoffzellen oder wasserstoffbasierte Verbrennungssysteme nutzen. Ein Aspekt ist die Entwicklung von hocheffizienten 3D-gedruckten Wärmetauschern aus innovativen Keramikmaterialien.

Zudem befasst sich TRIATHLON mit einem intelligenten Wärmemanagement und der Konditionierung von Wasserstoff unter Nutzung von Überschusswärme. Durch die Rückgewinnung von Wasserstoff sowie die Einspritzung von Abwasser aus Brennstoffzellen in die Verbrennungskammer sollen die Effizienz gesteigert und die Umweltbelastung des gesamten Systems im Flugbetrieb minimiert werden.

Methodik/Vorgehensweise

TRIATHLON verfolgt einen interdisziplinären Forschungsansatz, der auf einem thermodynamik-gesteuerten Kontrollmanagement basiert. Die Methodik nutzt Synergieeffekte zwischen den Antriebskomponenten, um Wärme gezielt zu nutzen, was den Bedarf an zusätzlichem Kühlmittel senkt.

Ein innovativer Ansatz ist die Verwendung eines Hochdruck-Speicherpuffers zur Druckbeaufschlagung des Kraftstoffverteilungssystems, was die Robustheit gegenüber Turbulenzen erhöht.

Die Forschung kombiniert Materialwissenschaften, wie die Keramiktechnik, mit Flugzeugbau, um eine effektive Wasserstoffkonditionierung ohne komplexe Isolierungen zu realisieren und so das Gewicht des Gesamtsystems zu reduzieren.

Erwartete Ergebnisse

• Senkung des Strombedarfs für die Wasserstoffkonditionierung durch effiziente Abwärmenutzung
• Leichtere Antriebssysteme durch geringeren Isolationsbedarf und kompaktere Bauweisen der Brennkammern
• Vollständige Erfassung und Wiederkompression von permeiertem Wasserstoff zur Steigerung der Gesamteffizienz

Projektkoordination

Stichting Materials Innovation Institute, NL

Projektpartner:innen

• Technische Universiteit Delft, NL
• Technische Universität Dresden, DE
• Ergon Research, IT
• Sabanci Universitesi, TR
• Eryomotive, DE
• Amires, CZ