• Neuigkeiten
  • Artikel - Wasserstoff in der Luftfahrt: Realistisch oder Crash-Szenario?

Artikel - Wasserstoff in der Luftfahrt: Realistisch oder Crash-Szenario?

Die Investitionen in Wasserstoff nehmen zu:
9 Mrd. € in Deutschland zur Beschleunigung der Wasserstoffproduktion bis 2040, 1,5 Mrd. € in Frankreich für den Bau eines wasserstoffbetriebenen Flugzeugprototyps zwischen 2026 und 2028, 12 Mrd. £ im Vereinigten Königreich für den Bau eines 4GW-Windparks zur Wasserstoffproduktion - um nur die wesentlichen europäischen Initiativen zu skizzieren.

Diese Beispiele zeigen:
Wasserstoff hat sich binnen kurzer Zeit vom “nice-to” zum “must-have”-Thema entwickelt. Insbesondere auch in der Zivilluftfahrt, wo das Versprechen der maximalen Dekarbonisierung bis 2035 große mediale Aufmerksamkeit erweckt. Unsere Analysen und Diskussionen mit führenden Industrieunternehmen und Regierungsinstitutionen zeigen allerdings, dass einige Herausforderungen bewältigt werden müssen, um diesem ambitionierten Ziel gerecht zu werden.

Neugestaltung und Zertifizierung des Flugzeugs

Ein wasserstoffbetriebenes Flugzeug erfordert eine komplette Neukonstruktion der technologischen Architektur: über einen komplett neuen Rumpf, Triebwerksmodifikationen und die Integration von zylindrischen Tanks zur Speicherung von flüssigem Wasserstoff. Die Umstellung bestehender Flugzeugarchitekturen erfordert eine neues - heute noch nicht definiertes - Zertifizierungsverfahren mit weitreichender Implikation auf die Zeitleiste der potentiellen Umstellung der bestehenden Flugzeugflotten.

Balance von ökologischen und ökonomischen Faktoren - wie Nullemissionen, Wirtschaftlichkeit und Produktionskapazität

Es gibt 3 Arten von Wasserstoff, klassifiziert und differenziert nach der Art ihrer Herstellung:

  • "Grauer" Wasserstoff: hergestellt aus fossilen Brennstoffen. Umweltschädlicher und teurer als herkömmliches Kerosin, ist er auf dem Weg zu einer ökonomischen Dekarboniserung keine Option.
  • "Blauer" Wasserstoff: hergestellt mit Kohlenstoffabscheidung und/oder Kernenergie. Ungefähr dreimal weniger umweltverschmutzend als Kerosin; Schätzungen zufolge wird sein Einsatz den Preis pro Flugticket um etwa 10% erhöhen.
  • "Grüner" Wasserstoff: hergestellt durch Elektrolyse auf Basis erneuerbarer Energien. Seine Auswirkungen auf den Kohlenstoffausstoß sind schätzungsweise sechsmal geringer als die von Kerosin, die finanziellen Auswirkungen auf den Preis des Flugtickets betragen fast +20%. Dedizierte Marketingansätze - von Unternehmen und Regierung – werden notwendig sein, um Akzeptanz des Endverbrauchers zu garantieren.

Welcher Energiemix?

Die Herstellung von Wasserstoff durch Elektrolyse erfordert eine beträchtliche Menge an Elektrizität. Dies erfordert neue Produktionskapazitäten - idealerweise erneuerbare - sowie weitreichende Anpassungen and der Infrastruktur, um die Distribution bis zur Endapplikation (z. B. wasserstoffangetrieben Flugzeuge) sicher zu stellen. Um das Ausmaß dieser Herausforderung zu veranschaulichen, haben wir die Anzahl der Windturbinen oder EPR-Reaktoren simuliert, die diese Überkapazität zur Versorgung von zwei großen Flughäfen darstellt:

Unseren Erkenntnissen nach, erscheint es Stand heute utopisch, grünen Wasserstoff, operative Wirtschaftlichkeit und ausreichende Produktionskapazität sinnvoll miteinander in Einklang zu bringen, wenn bei der Energieerzeugung keine großen Fortschritte erzielt werden.

Die Lieferkette neu erfinden

Das Ziel eines kohlenstofffreien Luftverkehrs bis 2035 wirft eine weitere große Herausforderung auf: 40.000 Flughäfen müssen einer umfassenden Infrastrukturüberholung unterzogen werden. Für eine Transitionszeit von ca. 30 Jahren müssen Doppelkapazitäten für den Hybridbetrieb aufgebaut und betrieben werden.

Darüber hinaus müssen die meisten Akteure im Energiebereich ihre Position entlang der Wertschöpfungskette überprüfen. Wir sehen bereits, dass “First Mover” hier ihre Hausaufgaben machen und eine Re-Positionierung ihres Geschäfts- und Betriebsmodells auf die strategische Agenda bringen.

Etablierte Unternehmen wie Total und Air Liquide setzen auf Wasserstofftankstellen für Leichtfahrzeuge. Anfang 2020 gibt es bisher weltweit lediglich 1.200 Stück, 18 Jahre nach der Einführung der ersten wasserstoffbetriebenen Autos...

  • H2-Flugzeuge haben sich als technisch “machbar” erwiesen - für eine kommerzielle Massen-Nutzung ist mit einer langen Entwicklungs- und Zertifizierungsphase zu rechnen.
  • "Null-Kohlenstoff-Flugzeuge" sind mit H2 technisch machbar. Die Herstellung ist heute meist "grau, somit umweltschädlicher und deutlich teurer als die Verbrennung von klassischem Kerosin.
  • Tragfähige Lösungen müssen “end-to-end" gedacht und konzipiert werden. Der unmittelbare Fokus muss die zugrundeliegende Infrastruktur zur Sicherstellung der Versorgung berücksichtigen. Ein H2-angetriebenes, “0”-Emissionen Flugzeug ist nutzlos, wenn es aus Ermangelung von Betankungsmöglichkeiten nicht starten kann.
  • H2 für die Luftfahrt wird von anwendungsübergreifenden Skaleneffekten profitieren, da viele Länder und Industrien stark in diese Technologie investieren und sich gleichzeitig erste internationale Konsortien (wie das Hydrogen Council) und Standards etablieren.
  • Die notwendige Produktionssteigerung wird eine massive Herausforderung darstellen, da für die Erzeugung von H2 eine beträchtliche Mehrmenge an Energie benötigt wird: Ein vollständiges H2-Szenario würde ca. 35% der derzeitigen weltweiten Stromerzeugungskapazität erfordern.
  • E-Brennstoffe könnten als kurz- bis mittelfristige Lösung und Evolutionsschritt eine wesentliche Rolle spielen, insbesondere für bereits bestehende Flotten. Trotz signifikanter  Produktionskosten ist hier ein erster Schritt zum klimafreundlichen Flugzeug greifbar
Greifbare Ergebnisse bei jedem Projekt
Unsere Fallstudien entdecken

07/07/2020

Vidéo

Replay - Wasserstoff in der Luftfahrt: Realistisch oder ein Crash-Szenario?

Replay und Unterstützung sind verfügbar!

Mehr darüber erfahren

29/06/2020

Vidéo

Replay - Medizinische Geräte: Methode und Fallstudie zur Optimierung der Budget- und Entwicklungsplanung

Replay und Unterstützung sind verfügbar!

Mehr darüber erfahren

04/03/2019

Artikel

IAC Partners expandiert an der Ostküste der USA mit der Eröffnung eines neuen Büros in Chicago

Um unsere nordamerikanischen Kunden in ihrer Wettbewerbsfähigkeit zu unterstützen, ist IAC Partners erfreut darüber, Ihnen mitteilen zu können, dass das 4 Büro mit Standort in Chicago eröffnet wurde

Mehr darüber erfahren

04/03/2019

Artikel

Verkürzung der Time-to-Market- und Entwicklungskosten: virtuelle Realität für Hersteller

Die Prototyping-Phase, die während der Produktentwicklung unvermeidlich ist, ist kostspielig und zeitaufwändig. Virtual Reality hilft Herstellern beim Entstehen der Virtual Assembly Design Environment.

Mehr darüber erfahren
Schließen