Mobilität 12. Jan 2024 Von Stefan Asche Lesezeit: ca. 3 Minuten

Brennstoffzelle für Jet, Motorrad und Lkw

Das Start-up Sirius Aviation entwickelt ein Mittelstrecken-E-Flugzeug. Und das MIT stellt auf der CES ein Motorrad vor. Die Besonderheit: Beide werden mit Strom aus der Brennstoffzelle angetrieben. Bosch will die Technik in Lkw integrieren.

Der „Sirius Jet“ führt den für die Stromerzeugung nötigen Wasserstoff in flüssiger Form in einem Kryotank mit sich.
Foto: Sirius Aviation AG

Der „Sirius Jet“ des Schweizer Start-ups Sirius Aviation wird das erste elektrisch angetriebene Flugzeug sein, das senkrecht startet und landet und seinen Strom aus einer Brennstoffzelle bezieht. Den für die Stromerzeugung nötigen Wasserstoff führt das Flugzeug in flüssiger Form in einem Kryotank mit sich. Die 28 Motoren an den Flügeln und den vorderen Tragflächen ermöglichen in einer Höhe von 30 000 Fuß (rund 9150 m) eine Reisegeschwindigkeit von 600 km/h.

Mit drei Passagieren an Bord hat der Business-Jet laut dem Unternehmen eine Reichweite von 1850 km, bei fünf Passagieren sind es 1050 km. Elektroflugzeuge dieser Größe, die ihren Strom aus Batterien beziehen, kommen auf lediglich 200 km bis 250 km.

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Das Flugzeug wird in Baar im Schweizer Kanton Zug entwickelt. Der Erstflug ist für 2025 geplant, der kommerzielle Einsatz für 2028. Der Sirius Jet könnte Strecken wie Los Angeles – San Francisco, London – Berlin, Sydney – Melbourne und Peking – Seoul bedienen.

Senkrechtstart mit starren Motoren

Während die meisten Konzepte dieser Art für Start und Landung die Neigung der Motoren um 90° vorsehen, sodass sich der Schub nach oben richtet, wollen die Schweizer das Gleiche mit einer Schubumkehr erreichen. Dazu wird der Luftstrom durch Klappen nach unten geleitet. Das hat den Vorteil, dass die Aufhängung der Motoren weitaus einfacher und leichter ist. Allerdings ist der Wirkungsgrad geringer als bei Motoren, die umgeklappt werden. Da Wasserstoff pro Volumeneinheit mindestens fünfmal so viel Energie beinhaltet wie Batterien, fällt dieses Manko weniger ins Gewicht.

Pufferbatterie hilft beim Starten aus

Da der Treibstoff in flüssiger Form bei einer Temperatur von minus 253 °C mitgeführt wird, muss er an Bord in Gas umgewandelt werden, denn Brennstoffzellen arbeiten mit gasförmigem Wasserstoff. Die Umwandlungstechnik ist für Flugzeuge eine echte Herausforderung.

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Beim Start und eventuell auch bei der Landung liefert eine Pufferbatterie zusätzlichen Strom. Sie soll pro Flug allerdings höchstens 90 s lang in Betrieb sein, so das Unternehmen. Danach wird sie mit Strom aus der Brennstoffzelle wieder aufgeladen. Für die Sicherheit haben sich die Sirius-Ingenieure etwas Besonderes ausgedacht: Sollten die Motoren ausfallen, gleitet die Fahrgastzelle an einem Fallschirm zu Boden.

Motorrad mit Brennstoffzelle vom MIT

Wer sich mit der Energie aus einer Brennstoffzelle lieber am Boden – und auf zwei Rädern – fortbewegt, für den ist eine Entwicklung des Massachusetts Institute of Technology (MIT) vielleicht interessant. Das dortige Electric Vehicle Team hat ein mit Wasserstoff betriebenes E-Motorrad entwickelt und gebaut. Batteriebetriebene Fahrzeuge sind laut Projektleiter Aditya Mehrotra, Doktorand von Alex Slocum, zwar ein Segen für die Umwelt, haben jedoch Reichweitenprobleme und belasten die Umwelt durch den Lithiumabbau und die Batterieherstellung. Daher war das Team an wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen interessiert, die sich zudem genauso schnell betanken lassen wie solche mit Verbrennungsmotor. Seit Januar 2023 arbeitet das Team an dem Prototyp. Derzeit wird das Motorrad auf der Technologiemesse CES in Las Vegas vorgestellt.

Brennstoffzelle für das Motorrad kommt aus Südkorea von Doosan

Für den Prototyp hat das Team einen kommerziell erhältlichen Elektromotor verwendet. Dennoch wird nun aber an einem neuen Antrieb getüftelt. Die Brennstoffzelle lieferte das südkoreanische Unternehmen Doosan. Die Firma produziert relativ kleine und leichte Brennstoffzellen, hauptsächlich für den Einsatz in Drohnen. Das Team nutzte den Rahmen eines Motorrads aus dem Jahr 1999, den sie von allen Antriebskomponenten und dem Tank befreiten.

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Die Kunst bestand darin, die neuartigen Bauteile wie Motor, Wasserstofftank, Steuerelektronik und Brennstoffzelle platzsparend unterzubringen und deren Zusammenspiel zu optimieren. Vor allem galt es, einen Strompuffer zu installieren, weil die Brennstoffzelle ständig liefert, die Stromabnahme je nach Fahrsituation aber variiert. Beim Anfahren beispielsweise wird viel mehr Strom benötigt als beim Rollen in der Ebene. Vor den Fahrtests auf der Straße testeten die Jungforscher das Motorrad auf einem Straßensimulator, ähnlich dem Laufband im Fitnessstudio.

Bosch setzt ebenfalls auf die Brennstoffzelle – für Lkw und schwere Fahrzeuge

Im Rahmen der CES präsentiert auch das deutsche Unternehmen Bosch neue Ideen rund um den Energieträger Wasserstoff. Im Fokus steht u. a. die erst kürzlich in Stuttgart in die Serienproduktion überführte mobile Brennstoffzelle. Sie bildet das Herz des Antriebssystems schwerer Fahrzeuge. Bosch hat bereits erste Aufträge von Lkw-Herstellern aus Europa, den USA und China erhalten. Zudem arbeitet das Unternehmen an Komponenten für einen Wasserstoffmotor. Dieser setzt Kraftstoff direkt in Energie um, ohne ihn zuvor in Strom umzuwandeln. Mit grünem Wasserstoff betrieben, ist dieser Motor nahezu CO2 neutral. Der H2-Motor soll noch in diesem Jahr auf den Markt kommen.

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