Green Operation of future Aviation

Konzeption der Umstellung der Energie- und Kraftstoffversorgung eines Luftfahrtproduktionsbetriebs auf Wasserstoff am Beispiel des Airbus Werks Finkenwerder

(Teil-)Projektleitung / Mitarbeit:

 

 

Lucas Sens, Msc. 

Fabian Carels, Msc.

Dr.-Ing. Ulf Neuling

Prof. Dr.-Ing. Martin Kaltschmitt

Fördergeber:Behörde für Wirtschaft und Innovation der Freien und Hansestadt Hamburg
Projektpartner:Helmholtz-Zentrum Geesthacht Zentrum für Material- und Küstenforschung GmbH, Airbus Operations GmbH
Projektumfang:2 Jahre
Laufzeit:10/2020 - 09/2022

Der Luftverkehr stellt insbesondere im Hinblick auf die gravimetrische und volumetrische Energiedichte hohe Anforderungen an die eingesetzten Kraftstoffe. Zur Erreichung der Klimaziele ist es allerdings erforderlich, fossiles Kerosin durch erneuerbare Kraftstoffe zu ersetzen, welche diese hohen Anforderungen erfüllen und trotzdem zu einer Defossilierung des Luftverkehrs beitragen. Insbesondere für Flugzeuge der Kurz- und Mittelstrecke kann Wasserstoff ein geeigneter Kraftstoff sein. Airbus strebt an, bis zum Jahr 2035  wasserstoffbetriebene Flugzeuge zu entwickeln und am Markt anzubieten. Neben der Konstruktion und dem Bau entsprechender Flugzeugmodelle ist der Aufbau einer geeigneten Infrastruktur zur Betankung von Flugzeugen bzw. Flugzeugprototypen mit Flüssigwasserstoff an ausgewählten Entwicklungs- und Fertigungsstandorten ein zentraler Schritt auf dem Weg zum wasserstoffbasierten Luftverkehr. An dieser Stelle setzt das Vorhaben „Green Operation of future Aviation“ an. 

Am Beispiel des Airbus Werks in Hamburg-Finkenwerder soll ein Konzept für eine sichere, effiziente, möglichst treibhausgasarme und kostengünstige Wasserstoffversorgung eines Fertigungsstandortes der Luftfahrtindustrie erarbeitet werden. Um einen sukzessiven Aufbau der für die Flugzeugbetankung notwendigen Wasserstoffinfrastruktur zu ermöglichen und den Umgang mit dem Energieträger zu erproben, ist es notwendig, möglichst zeitnah erste Verbraucher (z. B. BHKWs, Flurförderfahrzeuge, Notstromaggregate, Fahrzeuge) auf Wasserstoff umzustellen. Deshalb werden im Rahmen einer Standortanalyse zunächst alle Energieverbräuche des Werkes aufgenommen, bilanziert und auf ihre Eigenschaften im Hinblick auf die Umstellung auf Wasserstoff geprüft. Das Ziel ist es, den Wasserstoffbedarf über den zeitlichen Verlauf zu quantifizieren. Anschließend werden die verschiedenen Optionen zur Versorgung des Werks mit Wasserstoff unter Berücksichtigung verschiedener Markthochlaufszenarien analysiert. Dabei wird neben regionalen, nationalen und internationalen Bereitstellungspfaden auch die Wasserstofferzeugung am Standort (on-site) als mögliche Option berücksichtigt. 

Auf Basis möglicher Verbraucher, der zeitlich aufgelösten Wasserstoffbedarfskurve und der verschiedenen Wasserstoffbereitstellungsoptionen wird ein Modell entwickelt, mit dessen Hilfe der schrittweise Aufbau einer Wasserstoffinfrastruktur am betrachteten Standort abgebildet und optimiert werden kann. Das Modell soll die zeitliche Entwicklung der verschiedenen technischen und ökonomischen Parameter der einzelnen Prozessschritte (H2-Bereitstellung, Speicherung, Nutzung) berücksichtigen und eine Bewertung anhand unterschiedlicher Zielgrößen (z.B. Kosten, Energieeffizienz, Treibhausgasemissionen) ermöglichen. Schlussendlich soll das Modell die Entwicklung eines umsetzbaren, nachhaltigen und möglichst effizienten Konzeptes für die Umstellung des Werkes auf Wasserstoff unterstützen. Das entwickelte Modell soll abschließend als Blaupause zur Umstellung weiterer (Luftfahrt-)Industriestandorte auf eine Energieversorgung mit Wasserstoff dienen.