Forschungsthema

Projektbeschreibung

Um die Klimaneutralität in der Luftfahrt bis 2050 zu erreichen, kann ein wasserstoffbetriebener Flugzeugantrieb der Schlüssel sein. Dazu müssen mehrere Herausforderungen bewältigt werden, wie z. B. das Wärmemanagement und die Wärmeableitung von Brennstoffzellen im Flugzeug. Für jedes von einer Brennstoffzelle erzeugte Watt Strom wird ein Watt Abwärme erzeugt. Die Rückgewinnung dieser Wärme zur weiteren Nutzung wäre ein Vorteil. Das Projekt exFan zielt auf eine solche Innovation ab, indem ein Kanalwärmetauscher in die Gondel des Antriebssystems eingebaut wird. Es wird der "Meredith-Effekt" (ME) genutzt, um aus Abwärme Schub zu erzeugen. Die Konstruktion eines leichtgewichtigen Wärmetauschers und die Rückgewinnung von Abwärme unter Nutzung des ME sind vielversprechende Themen, die hier im Detail untersucht werden. Das exFan-System wird in ein elektrisches Gebläse-Antriebssystem der Megawattklasse integriert, das mit Wasserstoff-Brennstoffzellen-Technologie betrieben wird. Der Wärmetauscher wird bionisch konstruiert und oberflächenbehandelt, um Partikelansammlungen, Korrosion und Erosion zu verhindern. Außerdem wird ein neuartiges Wärmemanagementsystem entwickelt, um die Wärmequalität der Abwärme zu optimieren und den Wärmestrom des Antriebssystems zu steuern. Optimale Betriebsbedingungen werden ebenfalls untersucht. Für die Optimierung der Betriebsparameter wird ein Simulationsmodell erstellt. Erste Funktionstests von exFan im Labormaßstab werden zur Überprüfung dieses Modells dienen. Die in exFan vorgeschlagenen Innovationen werden i) den europäischen Flugzeugherstellern Einsparungen bei den Betriebskosten ermöglichen, ii) die europäische Luftfahrtindustrie in die Lage versetzen, ihre globale Wettbewerbsfähigkeit und Führungsrolle zu behaupten, und iii) einen wesentlichen Beitrag auf dem Weg zu CO2- und NOX-emissionsfreien Flugzeugen leisten. exFan bringt multidisziplinäre Experten aus Wissenschaft, Luftfahrtverbänden und Industrie zusammen, die von einem ausgewählten technischen Beirat unterstützt werden. exFan wird in engem Kontakt mit „Clean Aviation“ und „Clean Hydrogen“ stehen, um Synergien zu schaffen und die Entwicklung zu beschleunigen.