HydroBear

Lasttragende Typ-V Wasserstoff-Drucktanks

Ziel ist die Entwicklung von Leichtbau-H₂-Tankstrukturen (Typ-V) für die gasförmige Speicherung von H₂ in kleinen und mittelgroßen Flugzeugen und UAVs.

Gesamtziel des Vorhabens

Gesamtziel des Vorhabens HYDROBEAR ist die Entwicklung eines strukturintegrierten Wasserstoff-Drucktanksystems für kleine und mittelgroße Flugzeuge, welches lasttragende Funktionen (Nutzung als Holme) im Flügel übernimmt. Um ein äußerst gewichtseffizientes Speichersystem zu erreichen, wird der Tank für die gasförmige H₂-Speicherung von 350 bis ca. 700 bar als Typ-V Variante ohne Liner ausgeführt. Daher liegt der Fokus in diesem Forschungsvorhaben maßgeblich auf der Dichtigkeit des Gesamtsystems. Untersucht werden im Forschungsvorhaben zum einen die Möglichkeiten H₂-Dichtigkeit durch geeignete Materialauswahl zu erreichen. Zum anderen werden Konzepte zur Integration von metallischen Domelementen für die sehr langen und schlanken Tanks untersucht, die trotz zyklischer Belastung und daraus resultierender Mikroriss-Entwicklung eine ausreichende H₂-Dichtigkeit sicherstellen. Die Tankbauweise wird derart ausgeführt, dass die Fasern weitgehend in axialer Richtung (0°) und Umfangsrichtung (90°) vorliegen. Durch eine innovative Integration der Lasteinleitungselemente (Dome) ist es möglich, Leichtbau-Drucktanks bzw. -Druckleitungen mit kleinen Durchmessern zu fertigen, die daher leicht in den Flügel integriert werden können, was mit Tanks, die im gängigen Wickelverfahren hergestellt werden nicht möglich ist. Die axialen Lagen nehmen dabei Kräfte aus dem Flügel auf und steifen diesen aus. So kann eine optimale Ausnutzung des Bauraums erreicht werden und durch die strukturelle Integration können weitere tragende Strukturen substituiert und maximaler Leichtbau erzielt werden.

Förderpolitische Ziele

Das Vorhaben zielt auf die Entwicklung klimaneutraler Antriebssysteme. Eine besondere Aufgabe zur signifikanten Reduzierung von Klimawirkungen zur Erreichung der Ziele des Pariser Klimaabkommens sowie des Green Deals der EU-Kommission kommt dem Wasserstoffantrieb in der Luftfahrt zu. Durch die Umstellung von konventionellem Treibstoff auf umweltfreundliche Alternativen, lässt sich bei geeigneter Technologie der Ausstoß des klimaschädlichen Treibhausgases CO₂ und anderer treibhausaktiver Emissionen (non CO₂-Effekte) komplett vermeiden bzw.reduzieren. Darüber hinaus trägt der Leichtbau dazu bei nachhaltige Energieträger mit geringerer Energiedichte energieeffizienter einzusetzen. Genau hier setzt das Forschungsvorhaben HYDROBEAR an mit dem Ziel, lastragende Leichtbau-H₂-Tanktrukturen (Typ-V) für die gasförmige Speicherung von H₂ für kleine und mittelgroße Flugzeuge bzw. auch UAVs zu entwickeln, wozu es am Markt aktuell noch keine Lösung gibt. Die neuartige Geometrie und Möglichkeit zur modularen Nutzung unterstützen dabei den Einsatz von H₂-Speichern z.B. in langgestreckten, dünnen Flügeln. Weiterhin ist die erarbeitete Speicherlösung auch zur Nutzung als Leitung für gasförmigen Wasserstoff geeignet. Darüber hinaus trägt die linerlose Typ-V-Bauweise maßgeblich zur Gewichtsreduktion und Erhöhung der volumetrischen Energiedichte der Tanks bei. Die Ergebnisse des Forschungsvorhabens werden daher zur nachhaltigen Mobilität beitragen.