Konzeptanalyse einer elektrischen Integration von Brennstoffzellen in modernen Verkehrsflugzeugen

Als Teilprojekt „Design und Analyse des Brennstoffnetzes“ untersucht das Fachgebiet Elektrische Energiesysteme an der Helmut-Schmidt-Universität in Kooperation mit Airbus Operations GmbH im Spitzenclusterprojekt „Kabinentechnologie und Multifunktionale Brennstoffzelle“ die hoch effiziente Bordstromversorgung durch ein multifunktionales Brennstoffzellensystem.

  1. Die Anwendung eines Brennstoffzellensystems als eine Alternative zur herkömmlichen, kerosinbetriebenen Gasturbine APU (engl. Auxiliary Power Unit) hat viele Vorteile.  Um diese positiven Eigenschaften im vollen Umfang nutzen zu können, muss die elektrische Anschlussarchitektur sicherstellen, dass alle angeschlossenen Verbraucher zu jeder Zeit mit ausreichender Energie versorgt werden. Dazu ist eine neue, optimierte elektrische Anschlussarchitektur zu entwickeln.
  2. Um die elektrische Dynamik von Brennstoffzellen bei großen Leistungssprüngen zu verbessern, werden unterschiedliche Konzepte untersucht. Eine Möglichkeit ist die Integration von Kurzzeitenergiespeichern, wie es im Bild schematisch dargestellt wird.
  3. Aus Redundanzgründen und um die Verfügbarkeit des Brennstoffzellensystems zu erhöhen, wird die Gesamtleistung auf 2 Teilsysteme aufgeteilt. Um allerdings die benötigte maximale Leistung bereitzustellen und die Systeme gleichmäßig zu belasten, müssen diese Teilsysteme parallel an das elektrische Bordnetz angeschlossen werden.  Für diese Aufgabenstellung sind neue Netzschutzstrukturen und innovative Schutzkonzepte notwendig, um das Bordnetz im Falle eines elektrischen Fehlers zu schützen.

 

131_Airbus_Brennstoffzelle_BN
Mögliche elektrische Architektur mit 4 unterschiedlichen Integrationsmöglichkeiten für Kurzzeitenergiespeicher

Dissertationen:

Lücken, A.
Integration von Brennstoffzellen in Flugzeugbordnetze,
Dissertation Helmut-Schmidt-Universität  / Universität der Bundeswehr Hamburg 2014, VDE Verlag, ISBN 978-3-8007-3631-7
Für diese Dissertation wurde Herrn Dr.-Ing. Arno Lücken am 28. Juni 2017 der Heinz und Joachim Gretz-Promotionspreis 2016 der Wasserstoff-Gesellschaft Hamburg e.V. verliehen.

Ansprechpartner:

Prof. Dr.-Ing. habil. Detlef Schulz (Projektleiter)
Fakultät für Elektrotechnik
Elektrische Energiesysteme

Kooperationspartner: Airbus Operations GmbH
Laufzeit: 07/2009 bis 11/2013

HSU

Letzte Änderung: 22. Juni 2020