Eine der Möglichkeiten sind batterieelektrische Systeme, dich die Leistungsdichten verfügbarer Batterien liegen weit unter den Forderungen Anwender, sodass selbst mittelfristig nur kleine Flugzeuge mit maximal zwei Motoren und etwa 10 Sitzen damit ausgerüstet werden können, um damit noch wirtschaftlich zu operieren.

Neuartige wasserstoffbetriebene Antriebstechnologie

Eine zweite durchaus effiziente, jedoch viel aufwändigere Lösung ist der Einsatz von Brennstoffzellen, um akzeptable Flugstrecken überwinden zu können. Hier liegt aus heutiger Sicht die Umsetzung bei Regional-, bzw. Commuterflugzeugen. Brennstoff für die Brennstoffzellen kann, bzw. wird Wasserstoff sein. Wasserstoff ist jedoch wegen seines schwierigen Transportes und seiner leichten Entflammbarkeit nicht unumstritten. Zudem kommt er auf der Erde nicht in Reinform vor. Nahezu unendliche Verfügbarkeit ist jedoch durch im Wasser gebundenen Wasserstoff gegeben, der durch Elektrolyse freigesetzt werden kann.

Der in East Hartfort/Connecticut angesiedelte Hersteller Pratt & Whitney erhielt nun vom US-Energieministerium (DoE) den Zuschlag, im Rahmen der Advanced Research Projects Agency des DoE eine neuartige, hocheffiziente wasserstoffbetriebene Antriebstechnologie für die kommerzielle Luftfahrt zu entwickeln. Das Hydrogen Steam Injected, Inter-Cooled Turbine Engine (HySIITE)-Projekt wird die Verbrennung von flüssigem Wasserstoff und die Wasserdampfrückgewinnung nutzen, um während des Fluges null CO2-Emissionen zu erreichen und gleichzeitig die Stickoxidemissionen (NOx) um bis zu 80 Prozent zu reduzieren und den Kraftstoffverbrauch um bis zu 35 Prozent für Single-Aisle-Flugzeuge der nächsten Generation zu senken.

«Ziel von Netto-Null unterstützen»

«Pratt & Whitney blickt auf eine lange Tradition mit wasserstoffbetriebenen Antrieben zurück», wie in einer Pressemitteilung zu lesen war, «und wir freuen uns, diese aufkommende Technologie als Teil unserer umfassenden Strategie voranzutreiben, um das ehrgeizige Ziel der Luftfahrtindustrie zu unterstützen, bis 2050 Netto-Null-CO2-Emissionen von Flugzeugen zu erreichen», sagte Graham Webb, Chief Sustainability Officer bei Pratt & Whitney. «Partnerschaften mit öffentlichen Stellen wie dem Energieministerium spielen eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung und Ausreifung von Technologien, die einen globalen Einfluss auf die Verringerung des ökologischen Fussabdrucks der Luftfahrt haben könnten.»

Das Projekt Hydrogen Steam Injected, Inter-Cooled Turbine Engine (HySIITE) und wird mit 3,8 Mio. US-Dollar gefördert. Gelingt es, die relativ einfachen technischen Probleme zur Umrüstung von Strahlturbinen zu lösen, dann kann man davon ausgehen, dass die Betriebskosten deutlich niedriger liegen werden, als vielleicht mit synthetischen Treibstoffen (auch synthetische Treibstoffe können nur über die Wasserstoffgewinnung hergestellt werden). Deswegen erklärt sich von selbst, dass die Wasserstoff-Direktverbrennung die Effizientere ist.

Betankung muss noch gelöst werden

Der HySIITE-Motor wird Wasserstoff in einem thermodynamischen Motorzyklus verbrennen, der eine Direkteinspritzung beinhaltet, um die Emissionen von NOx, einem Treibhausgas, drastisch zu reduzieren.

Das geplante HySIITE-Triebwerk wird einen höheren thermischen Wirkungsgrad als Brennstoffzellen erreichen und die Gesamtbetriebskosten im Vergleich zur Verwendung von nachhaltigen «Drop-in»-Flugkraftstoffen senken. Die Betankung in die Flugzeuge stellt ein noch anderes Problem dar. Wahrscheinlich wird man dem Flüssigwasserstoff den Vorzug geben, auch wenn der nur im tiefgekühlten Zustand in kryogenen Tanks (unter minus 253 Grad Celsius) transportierbar ist.

«Dies ist wirklich eine aufregende Gelegenheit, mit der Entwicklung der Schlüsseltechnologien zu beginnen, die den branchenweit ersten Motor mit Wasserstoffdampfeinspritzung und Ladeluftkühlung vom Konzept in die Realität umsetzen könnten», sagte Geoff Hunt, Senior Vice President, Engineering and Technology, bei Pratt & Whitney.