Wasserstoff in der Luftfahrt: Der lange Weg vom Tank zur Turbine
Das DLR testet neue Technologien für den Transport von flüssigem Wasserstoff vom Tank zur Turbine – ein wichtiger Schritt für klimaverträgliche Flugzeuge.
Die Luftfahrt sucht nach Wegen, ihren CO₂-Ausstoß drastisch zu reduzieren. Eine der vielversprechendsten Optionen ist Wasserstoff. Doch bevor Flugzeuge mit diesem Energieträger im regulären Betrieb unterwegs sein können, müssen grundlegende technische Herausforderungen gelöst werden. Forschende des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) arbeiten derzeit daran, genau diese Hürden zu überwinden. Im Fokus steht dabei der Transport von flüssigem Wasserstoff vom Tank bis in die Brennkammer eines Flugzeugtriebwerks.
Wasserstoff in der Luftfahrt als Schlüssel für klimaverträgliches Fliegen
Flüssiger Wasserstoff gilt als möglicher Energieträger für zukünftige emissionsarme Flugzeuge, insbesondere im Mittelstreckenverkehr. Wird Wasserstoff verbrannt, entsteht vor allem Wasserdampf statt CO₂. Damit könnte der Energieträger langfristig einen Beitrag zu klimaverträglicherem Fliegen leisten.
Allerdings bringt Wasserstoff ganz eigene physikalische Eigenschaften mit sich. Besonders anspruchsvoll ist seine Lagerung: Erst bei Temperaturen von rund minus 253 Grad Celsius wird Wasserstoff flüssig. Diese sogenannten kryogenen Bedingungen müssen nicht nur im Tank eingehalten werden, sondern auch im gesamten Versorgungssystem bis kurz vor der Brennkammer.
Für Flugzeuge bedeutet das eine komplexe technische Aufgabe. Das System muss unter sehr unterschiedlichen Umweltbedingungen funktionieren – etwa bei minus 30 Grad Celsius in Reiseflughöhe ebenso wie bei tropischen Temperaturen von über 40 Grad Celsius am Boden.
Neue Infrastruktur für Wasserstoff in der Luftfahrt
Um diese Herausforderungen zu untersuchen, hat das DLR eine spezielle Testanlage aufgebaut: die Future Propulsion Test Facility (FPT). Dort werden Komponenten und Systeme entwickelt, die speziell für den Einsatz von Wasserstoff in Flugzeugen ausgelegt sind.
Bereits 2024 gelang es Forschenden des DLR-Instituts für Antriebstechnik in Köln zu demonstrieren, dass Brennkammern eines Flugzeugtriebwerks mit rein gasförmigem Wasserstoff sicher betrieben werden können. Doch der Weg des Energieträgers vom Tank zur Turbine ist bislang deutlich weniger erforscht.
Dieses sogenannte Distributions- und Konditionierungssystem umfasst Tanks, Pumpen, Leitungen und Wärmetauscher. Jede dieser Komponenten muss extremen Temperaturen standhalten und gleichzeitig zuverlässig funktionieren – eine Kombination, für die es bislang kaum luftfahrttaugliche Lösungen gibt.
Kryotechnik und Hochdrucksysteme für Wasserstoff in der Luftfahrt
Eine weitere Herausforderung ist der Druck. Damit der Wasserstoff in Richtung Triebwerk transportiert werden kann, sind Drücke von bis zu 100 bar erforderlich. Dafür werden spezielle Pumpen benötigt, die auch unter kryogenen Bedingungen arbeiten.
Interessanterweise kommt ein Teil der technischen Inspiration aus einer anderen Branche: der Schifffahrt. Während entsprechende Systeme in der Luftfahrt bislang kaum existieren, verfügt die maritime Industrie bereits über Erfahrung mit kryogenen Pumpen. Gemeinsam mit Industriepartnern adaptiert das DLR diese Technologien für den Einsatz im Flugzeug.
Die bisherigen Tests, die Anfang 2026 durchgeführt wurden, befinden sich auf einem technischen Reifegrad von TRL 4. Das bedeutet: Einzelne Komponenten und Prototypen wurden erfolgreich unter Laborbedingungen validiert. Die gewonnenen Daten fließen nun in Computersimulationen ein, mit deren Hilfe die Systeme auf die später erforderlichen Dimensionen skaliert werden sollen.
Für die Ingenieure bedeutet die Arbeit an der neuen Infrastruktur einen ungewöhnlichen Schritt: Statt bestehende Technologien weiter zu optimieren, entwickeln sie grundlegende Konzepte für ein völlig neues Antriebssystem.
