Das Forschungsprojekt H2Avia lieferte eine umfassende Bewertung von flüssigem Wasserstoff (LH2) als Primärenergieträger für die Zivilluftfahrt. Durch die Integration der gesamten Wertschöpfungskette – von der nachhaltigen Produktion und Flughafeninfrastruktur bis hin zum multidisziplinären Flugzeugdesign und der globalen Flottenmodellierung – erbrachte das Projekt eine quantitative Grundlage für die Bewertung der Rolle von LH2 bei der Reduzierung des Klimawandels bis 2050.
Die Studie verglich Szenarien für 2050 mit herkömmlichen (Referenz-)Flugzeugen, Flugzeugen die 2040 in Betrieb genommen werden und mit nachhaltigem Flugkraftstoff betrieben werden (Baseline), und wasserstoffbetriebenen Konfigurationen mit dem gleichen Technologiestand. Der Schwerpunkt lag auf den relevantesten Flugzeuggrößen: Regional-, Kurzstrecken- und Langstreckenflugzeuge. Aufgrund der Nachteile, die sich aus den kryogenen Speichersystemen von LH2 und der geringen volumetrischen Energiedichte ergeben, stieg der Energiebedarf für die typische Mission je nach Flugzeuggröße um 16 bis 20 %. Die Reduzierung des wirkungsgewichteten Erderwärmungspotenzials (f-GWP) für die typischen Missionen des Flugzeugs erreichte jedoch 55 bis 64 %. Wenn für die Wasserstoffflugzeuge eine starke Kondensstreifenreduktion angenommen wird, steigt dies weiter, zum Beispiel auf 86 % für das Langstreckenflugzeug.
Die Flugzeuge wurden in ein Flottenmodell integriert, in dem Flugzeuge für verschiedene Optimierungsziele ausgewählt und eingesetzt wurden. Die unterschiedlichen Ziele führten zu unterschiedlichen Ergebnisszenarien. Die Zielfunktion eines dieser Szenarien für die Flottenzuweisung umfasste Betriebskosten und f-GWP. Hier zeigten die Ergebnisse, dass eine Umstellung auf Wasserstoff das f-GWP im Vergleich zur Basisflugzeugflotte um 60 % und im Vergleich zur Referenzflugzeugflotte um 78 % senken könnte.
Strategie zur Flugzeugsynthese
Die entworfenen Flugzeuge deckten alle kritischen Disziplinen ab, um die wesentlichen Technologien für LH2-Flugzeuge zu erfassen. Alle Beiträge der Partner wurden in den integrierten Flugzeugentwurf einbezogen.
f-GWP-Vergleich typischer Missionen
Die Verringerung des f-GWP wird durch die Eliminierung direkter CO2-Emissionen und eine erhebliche Verringerung der Nicht-CO2-Auswirkungen, wie NOx und durch Ruß verursachte Kondensstreifen, erreicht.
Das zugrunde liegende Vorhaben wurde mit den Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie unter dem Förderkennzeichen 20E2106A gefördert.