Vliegen op waterstof

Wie

NLR, Technische TU Delft, TNO, Universiteit Twente, Defensie, DroneHub Groningen, RHIA, DEAC, AeroDelft.

Duur

Tot 2030.

Vervolg

Emissieloze luchtvaart is de ultieme stip op de horizon in 2070.

Budget

500.000 euro per jaar.

Hoe kunnen we waterstof gebruiken om schoner te vliegen? Martin Nagelsmit, programmamanager elektrisch vliegen bij Koninklijke NLR, onderzoekt verschillende mogelijkheden om de klimaatimpact van de luchtvaart te verminderen.

Elektrisch vliegen kan het antwoord zijn op vliegschaamte. Nederland wil zich de komende jaren verder ontwikkelen op het gebied van hybride elektrisch vliegen, waarbij je een elektromotor combineert met verbrandingsmotor. In februari 2019 werd het Ontwerpakkoord Duurzame Luchtvaart vastgesteld. 26 partijen uit de luchtvaartsector gaven hiermee het startschot voor het uitwerken van het Nationaal Actieprogramma Hybride Elektrisch Vliegen (AHEV). Overheid, bedrijfsleven en kennisen onderwijsinstellingen werken samen om de ambities voor de commerciële luchtvaart, General Aviation (burgerluchtvaart met uitzondering van lijn- en chartervluchten) en de grondgebonden operaties op luchthavens te realiseren.

Tot vijfhonderd kilometer

Het streven voor 2030 is dat les- en rond- vluchten worden uitgevoerd met hybride elektrische vliegtuigen en dat legt de basis voor het vervoer van meerdere passagiers per hybride elektrisch vliegtuig over afstanden tot vijfhonderd kilometer. In 2050 moet de CO2-uitstoot zijn gehalveerd ten opzichte van de uitstoot in 2005. En de ultieme stip op de horizon? Emissieloze luchtvaart in 2070.

“Deze ambitieuze doelstelling bereik je niet door één oplossing voor ogen te houden”, zegt Martin Nagelsmit, die meerdere sporen naast elkaar onderzoekt. “Allereerst elektrisch vliegen. Maar dat heeft veel beperkingen. Je hebt namelijk een zware accu nodig. Met de kennis van nu kun je hooguit kleine afstanden afleggen in kleine vliegtuigjes.” Het gebruik van waterstof is een andere mogelijkheid. Waterstof kun je omzetten in elektriciteit of direct verbranden, waarbij er waterdamp vrijkomt. Een andere optie is het gebruik van een ander soort brandstof. Bio-kerosine gemaakt van afgewerkt frituurvet of synthetische kerosine op waterstofbasis. Daarnaast is er onderzoek naar het bouwen van energie-efficiëntere vliegtuigen, met lichter materiaal bijvoorbeeld.

Pipistrel Velis Electro

In het Living Lab Electric Flight test NLR hybride elektrisch vliegen stap voor stap, want het moet natuurlijk aan alle veiligheidseisen voldoen. De eerste stap was vorig jaar het vliegen met een drone op waterstof. Dit najaar ging NLR met een grotere drone langer en verder vliegen. Eind september kreeg NLR een elektrisch aangedreven vliegtuig: de Pipistrel Velis Electro. Streven is om dit elektrische tweepersoons vliegtuig om te bouwen en uit te rusten met een Range Extender en waterstoftank, zodat je langer dan vijftig minuten kunt vliegen en het geschikt is als lesvliegtuig voor piloten in opleiding.

De technische kant is niet de enige uitdaging. Daarna volgt de certificering. Nagelsmit: “Stel dat vliegen op waterstof mogelijk is, dan moet dit vliegtuig certificatie krijgen. Op dit moment zijn daar nog geen certificatiestandaarden voor. Hoe kunnen we dan aan alle veiligheidsvoorschriften voldoen?”

Waterstoftank

Ook bij het inbouwen van een waterstoftank staat NLR voor allerlei keuzes, want waterstof bestaat zowel in gasvorm als vloeibaar. Om gasvormige waterstof samen te persen onder hoge druk, is een sterke tank nodig. Wil je waterstof vloeibaar opslaan voor een kleiner volume, dan is een temperatuur van -253 graden Celsius nodig. Dat vraagt een tank die tegen de lage temperaturen kan. Nagelsmit: “Waterstof heeft helaas een groot volume.” Zo ideaal als het klinkt, is waterstof dus nog niet. “Daarbij komt dat de uitstoot van waterdamp hoog in de lucht mogelijk een opwarmend effect heeft. Dit moeten we nog verder onderzoeken. Waterstof is nog niet de heilige graal voor de luchtvaart.” NLR doet onderzoek naar oplossingen om de klimaatimpact van de luchtvaart te verminderen. Nagelsmit: “Het vergt out-of-the-box denken.” Grootste boosdoener voor de CO2-uitstoot zijn de intercontinentale vluchten. Je sleept namelijk veel brandstof mee. Een tussenlanding om te tanken voor het tweede deel van de vlucht kan slim zijn om de CO2-uitstoot binnen de perken te houden. Of bijtanken in de lucht, zoals Defensie doet met militaire vliegtuigen.

Mooie stap

“Natuurlijk zijn er pessimisten die zeggen dat er nooit een elektrische Boeing 747 gaat komen. Maar als je in de toekomst met negentien personen elektrisch duizend kilometer kunt vliegen en piloten hun opleiding emissieloos kunnen afronden, dan is dat een mooie stap. Met het onderzoek in het living lab dragen we bij aan belangrijke innovaties en onderzoek naar verduurzaming van de commerciële luchtvaart.” Bovendien vinden systemen ontwikkeld voor de luchtvaart vaak toepassingen daarbuiten en omgekeerd.

Deel dit artikel

Share on facebook
Share on linkedin
Share on twitter
Share on email

Probleem

De commerciële luchtvaart zorgt voor ongeveer drie procent van de wereldwijde CO2-uitstoot. Voor de coronacrisis groeide de luchtvaart sterk en waren er weinig voor de hand liggende reductiemethoden. Om de klimaatdoelstellingen te halen - in 2050 moet de CO2-uitstoot zijn gehalveerd - is verduurzaming van de sector nodig. Echter, elektrisch vliegen kent beperkingen met name door de benodigde energieopslag in zware accu’s.

TO2-oplossing

NLR doet technisch onderzoek naar hybride elektrisch vliegen. Het elektrische tweepersoons vliegtuig Pipistrel Velis Electro krijgt een waterstoftank om langer te kunnen vliegen dan alleen op accu’s.

Impact

Door onderzoek te doen naar waterstof in combinatie met elektrisch vliegen draagt NLR bij aan belangrijke innovaties en onderzoek naar verduurzaming van de commerciële luchtvaart. Bovendien is toepassing van deze innovaties en dit onderzoek ook buiten de luchtvaart mogelijk.