Im Projekt HyNEAT werden Konzepte für die globale Wasserstoffbereitstellungsinfrastruktur für H2-getriebene Flugzeuge untersucht und entwickelt. Das Vorhaben wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert. An dem interdisziplinären Verbundprojekt arbeiten Forscher aus den Ingenieur- und Naturwissenschaften, den Wirtschaftswissenschaften und der Mathematik zusammen. Durch die enge Anbindung eines Industriebeirats u.a. mit Vertretern von Flugzeugherstellern, Flughafenbetreibern, Energie- und Wasserstoffunternehmen wird die Entwicklung praxistauglicher Lösungen gefördert und die Ergebnisverwertung sichergestellt. Der Arbeitsschwerpunkt der Gruppe Resilient and Sustainable Operatiions and Supply Chain Management liegt in der Modellierung von Wasserstoffbereitstellungsnetzwerken. 

Förderung

• Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
• Laufzeit: 2023 – 2025

Ansprechpersonen

• Akın Öğrük

Projektpartner

• Leibniz Universität Hannover
  • Institut für Elektrische Energiesysteme (Koordination)
  • Institut für Festköperphysik
  • Institut für Umweltökonomik und Welthandel
• Technische Universität Braunschweig
  • Institut für Automobilwirtschaft und Industrielle Produktion
  • Institut für Mathematische Optimierung
  • Junior Research Group „Overall System Evaluation”
• Technische Universität Clausthal
  • Professur für Kreislaufwirtschaftssysteme

Ausgangslage und Problemstellung

Die globale Luftfahrtindustrie ist trotz kurzzeitiger Nachfrageeinbrüche aufgrund der COVID-19-Pandemie durch ein kontinuierliches Wachstum gekennzeichnet. Die aus wirtschaftlicher Sicht positive Entwicklung trägt aber auch zu ökologischen Problemen wie dem Klimawandel bei. Zur Eindämmung der klimaschädlichen Emissionen von konventionell angetriebenen Flugzeugen werden daher neuartige Flugzeugantriebe erforscht. Hierzu zählen neben batteriebetriebenen Flugzeugen mit kürzeren Reichweiten insbesondere auch wasserstoffgetriebene Flugzeuge.

Damit in Zukunft Wasserstoff als Energieträger in der Luftfahrt als Alternative zu konventionellen Energieträgern genutzt werden kann, wird eine entsprechende Infrastruktur benötigt, um die erforderliche Menge an Wasserstoff an den jeweiligen Flughäfen bereitstellen zu können.

Zielsetzung und Vorgehensweise

Übergeordnete Ziele des Projekts

Ziel ist die Modellierung eines Wasserstofferzeugungs- und Distributionssystems, welches den Wasserstoff in der erforderlichen Menge am Flughafen zur Verfügung stellt. Dabei spielen vor allem Verfügbarkeit und Kosten eine zentrale Rolle für die Wirtschaftlichkeit der wasserstoffgetriebenen Luftfahrt. Zur Abbildung des Wasserstoff-Distributionsnetzwerks werden zunächst die notwendigen Komponenten der Infrastruktur von der Wasserstofferzeugung über den Wasserstofftransport bis zur Betankung der Flugzeuge analysiert sowie die zukünftigen Wasserstoffbedarfe durch eine systemdynamische Modellierung des Luftfahrtsystems ermittelt. Mithilfe von mathematischen Optimierungsmodellen werden ökonomisch vorteilhafte Strategien zum Kapazitätsaufbau identifiziert, die sowohl hinsichtlich ihrer volkswirtschaftlichen Implikationen als auch ihrer ökologischen Auswirkungen bewertet werden können. Auf diese Weise können ganzheitliche Strategien zur Reduktion der Emissionen in der Luftfahrt aufgezeigt werden.

Teilziel/Vorgehensweise der TUHH im Bereich „Modellierung von Wasserstoffbereitstellungsnetzwerken“

Im Rahmen des Teilziels „Modellierung von Wasserstoffbereitstellungsnetzwerken“ wird ein mathematisches Optimierungsmodell (Hydrogen Supply Chain Network Design Model, kurz:  HSCND) entwickelt, um das Netzwerk zu beschreiben. Dafür werden die Erkenntnisse aus der Energiesystemanalyse, der Nachfrageanalyse und der Komponentenentwicklung im Modell zusammengeführt. In Zusammenarbeit mit dem Institut für Mathematische Optimierung erfolgt die Entwicklung spezifischer Lösungsverfahren. Mithilfe der gewonnenen Erkenntnisse und der Untersuchung verschiedener Szenarien kann ein Zielbild für 2050 aufgezeigt werden. Aus diesem lassen sich Handlungsempfehlungen für Politik und Wirtschaft für die erfolgreiche Einführung eines wasserstoffbasierten Energiesystems ableiten.