Prof. Josef Kallo arbeitet schon seit Jahren an der Realisierung seines Traums: dem Einsatz schadstofffreier Brennstoffzellenflugzeuge in der Passagierluftfahrt. Am 29. September 2016 ist er diesem Traum einen riesigen Schritt nähergekommen, indem am Stuttgarter Flughafen der erste Flug einer für vier Personen konzipierten Propellermaschine, die mit Wasserstoff angetrieben wird, erfolgreich durchgeführt werden konnte. Während der World of Energy Solutions berichtete Kallo über diesen Flug sowie über die eingesetzte Technik und präsentierte allen interessierten Besuchern „seine“ HY4.
Vor rund zehn Jahren übernahm das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR; s. Start der emissionsfreien Passagierluftfahrt) die Federführung in der Entwicklung eines brennstoffzellenbetriebenen Kleinflugzeugs. Seitdem verfolgt Josef Kallo als Koordinator in der Gruppe Energiesystemintegration am Institut für Technische Thermodynamik das Ziel, möglichst vielen Menschen den Luftraum mit Brennstoffzellen zu erschließen.
Die Pipistrel-Maschine verfügt in ihrem Mittelteil über eine Niedertemperatur-PEM-Brennstoffzelle (45 kW) von Hydrogenics. Die Tanks, die acht Kilogramm gasförmigen Wasserstoff fassen, befinden sich hinter den beiden Passagierkabinen und speichern ausreichend Energie für etwa 750 Kilometer. Ergänzend ist – ebenfalls hinter den Passagieren – eine Lithium-Hochleistungsbatterie installiert, die bei Lastspitzen (z. B. Start, Steigflug) zusätzliche Energie liefert. Auf diese Weise kann das Brennstoffzellen-Batterie-System den Flieger bis auf 200 Stundenkilometer beschleunigen.
Effizienzsteigerung durch Rekuperation
Ähnlich wie bei Elektrofahrzeugen am Boden soll bei der HY4 erstmals eine Rekuperation in der Luftfahrt realisiert werden. Dabei dreht der Propeller zwar weiterhin in der gleichen Richtung, bremst aber das Flugzeug, so dass der Elektromotor Strom generieren kann. Die insgesamt hohe Effizienz des Antriebssystems ist für den HY4-Projektleiter einer der besonderen Vorteile, die diese Art der Fortbewegung so reizvoll machen. Mit einem Personenverbrauch von rund 400 Gramm Wasserstoff auf 100 Kilometern würden pro Passagier aktuell Kraftstoffkosten in Höhe von nicht einmal vier Euro anfallen.
Josef Kallo, der auch Leiter des Instituts für Energiewandlung und -speicherung an der Universität Ulm ist, möchte diese Technologieplattform zunächst mehrere Jahre testen, bevor er dann als weiteres Ziel einen Sechs- bis Achtsitzer in Angriff nehmen will. Er erklärte: „Im Bereich der kommerziellen Luftfahrt zeigen erste Studien, dass Antriebskonzepte für ein Regional-Flugzeug mit bis zu 40 Sitzen und einer Reichweite von bis zu 700 Kilometern durchaus machbar sind, auch wenn die technischen Herausforderungen groß sind. […] Aus unserer Sicht eignen sich elektrisch betriebene Flugzeuge vor allem dazu, als Air-Taxis die Regionalflughäfen, die ein- oder zweihundert Kilometer auseinanderliegen, besser zu vernetzen oder mit größeren Flughäfen zu verbinden.“
s. Vom Cryoplane bis zu HYCARUS & Energiewende im Luftverkehr