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H2-powered aviation – Optimized aircraft and green LH2 supply in air transport networks

Hoelzen, Julian und Silberhorn, Daniel und Schenke, Finn und Stabenow, Erik und Zill, Thomas und Bensmann, Astrid und Hanke-Rauschenbach, Richard (2024) H2-powered aviation – Optimized aircraft and green LH2 supply in air transport networks. Applied Energy, 380. Elsevier. doi: 10.1016/j.apenergy.2024.124999. ISSN 0306-2619.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
8MB

Offizielle URL: https://dx.doi.org/10.1016/j.apenergy.2024.124999

Kurzfassung

The final financial decisions on starting the commercialization of the next single-aisle aircraft programs for entry- into-service in the 2030s are due in less than 5 years. These programs will shape the future climate impact over the following 20–30 years of this aircraft segment and will determine if the sector can achieve its 2050 net-zero target. And so far, there are only limited holistic research perspectives available evaluating the best decarbon- ization options for such a crucial next product. This study provides a first-of-its-kind holistic evaluation approach for the business case of single-aisle hydrogen-(H2)-powered aircraft to enable true-zero CO2 flying. It combines the optimization of green liquid hydrogen (LH2) supply and aircraft designs as well as the investigation of operational strategies with such aircraft in one specific air traffic network. It is found that LH2 could cost around 2 to 3 USD/kg at main European airports in a 2050 scenario. Even though the aircraft with H2 direct combustion would be less efficient, average total operating costs would be 3% lower than flying with synthetic kerosene in the given network in 2050. As an operational strategy to save fuel costs, tankering might play an essential role in reducing operating costs for H2-powered aircraft in the early adoption phase with high differences in LH2 supply costs. Finally, it is derived that usage of LH2 as a fuel would lead to lower installation requirements of renewable energy generation capacity compared to the synthetic kerosene option. Since green electricity will be a constrained resource in the next decades, this is another important aspect for choosing future decarbonization options in air travel. All in all, the study proves the importance of the derived methodology leading to a broader techno-economic assessment for two decarbonization options in aviation. Such novel approaches might be further developed and applied to other related research topics in this field.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/210775/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:H2-powered aviation – Optimized aircraft and green LH2 supply in air transport networks
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Hoelzen, JulianLeibniz Universität HannoverNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Silberhorn, DanielDaniel.Silberhorn (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schenke, FinnLeibniz Universität HannoverNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Stabenow, ErikLeibniz Universität HannoverNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zill, ThomasThomas.Zill (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bensmann, AstridLeibniz Universität HannoverNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hanke-Rauschenbach, RichardLeibniz Universität HannoverNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Dezember 2024
Erschienen in:Applied Energy
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:380
DOI:10.1016/j.apenergy.2024.124999
Verlag:Elsevier
ISSN:0306-2619
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Hydrogen aviation Liquid hydrogen Hydrogen fuel supply Hydrogen airports Tankering Hydrogen aircraft design Air transport network optimization
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Luftverkehr und Auswirkungen
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L AI - Luftverkehr und Auswirkungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Lufttransportbetrieb und Folgenabschätzung
Standort: Hamburg
Institute & Einrichtungen:Institut für Systemarchitekturen in der Luftfahrt
Hinterlegt von: Zill, Thomas
Hinterlegt am:16 Dez 2024 17:23
Letzte Änderung:20 Dez 2024 12:28

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