DLR-IB-BT-ST-2024-63 Wasserstoffkonditionierung für (Flug-) Gasturbinen - Aktuelle Herausforderungen und Fragestellungen aus struktureller Sicht (Bachelorarbeit)

Abstract

Um die internationalen Klimaschutzziele zu erreichen, ist der Umstieg der Luftfahrt auf alternative Kraftstoffe essenziell, wobei Wasserstoff als einer der vielversprechendsten Treibstoffe gilt. Wasserstoff kann im Flugzeug auf unterschiedliche Weise genutzt werden, etwa durch Verbrennung in Gasturbinen und Kolbenmotoren oder durch Umwandlung in elektrische Energie mittels Brennstoffzellen. Während die grundlegenden Treibstoffversorgungssysteme eine hohe Ähnlichkeit aufweisen, gibt es signifikante Unterschiede in den Anforderungen an die notwendige Kondition des Wasserstoffs und die Größenordnung der Systeme. Diese Unterschiede beeinflussen auch die Anforderungen an die jeweiligen Komponenten und deren Ausführungen. Ziel dieser Arbeit ist es, die offenen Fragestellungen an Komponenten für das Treibstoffversorgungssystem eines wasserstoffbetriebenen Flugzeugs zu identifizieren, die in das Forschungsgebiet des DLR-Instituts für Bauweisen und Strukturtechnologie passen. Dazu werden die Ergebnisse einer umfassenden Literaturrecherche vorgestellt. Zu den wesentlichen Komponenten eines Treibstoffsystems für die Luftfahrt mit Wasserstoff zählen Tanks, Leitungen, Ventile, Pumpen und Wärmetauscher. Während für Leitungen und Ventile bereits etablierte und marktverfügbare Lösungen für den Wasserstoffbetrieb aus anderen technischen Bereichen existieren, ist die Entwicklung von Tanks, Pumpen und Wärmetauschern für wasserstoffbetriebene Flugzeuge, noch nicht abgeschlossen. Bei diesen existieren noch verschiedene offene Fragestellungen, die in kommenden Forschungsarbeiten des DLR Instituts für Bauweisen und Strukturtechnologie adressiert werden können.