Projektbeschreibung
Im Projekt HyNEAT werden Konzepte für die globale Wasserstoffbereitstellungsinfrastruktur für H2-wasserstoffbetriebene Flugzeuge untersucht und entwickelt. Das Vorhaben wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert. An dem interdisziplinären Verbundprojekt arbeiten Forscher aus den Ingenieur- und Naturwissenschaften, den Wirtschaftswissenschaften und der Mathematik zusammen. Durch die enge Anbindung eines Industriebeirats u.a. mit Vertretern von Flugzeugherstellern, Flughafenbetreibern, Energie- und Wasserstoffunternehmen wird die Entwicklung praxistauglicher Lösungen gefördert und die Ergebnisverwertung sichergestellt. Die Arbeitsschwerpunkte des AIP liegen in der Modellierung von Flugnetzwerken sowie der systemdynamischen Analyse des Wasserstoffbedarfs in der Luftfahrt.
Verantwortliche
Projektpartner
- Leibniz Universität Hannover
- Institut für Elektrische Energiesysteme (Koordination)
- Institut für Festköperphysik
- Institut für Umweltökonomik und Welthandel
- Technische Universität Braunschweig
- Institut für Automobilwirtschaft und Industrielle Produktion
- Institut für Mathematische Optimierung
- Junior Research Group „Overall System Evaluation”
- Technische Universität Clausthal
- Professur für Aufbereitung, Recycling und Kreislaufwirtschaftssysteme
- Technische Universität Hamburg
- Arbeitsgruppe Resilient and Sustainable Operations and Supply Chain Management
Motivation
Antriebssysteme auf der Basis grünen Wasserstoffs für größere kommerziell genutzte Flugzeuge sind eine aussichtsreiche Alternative für eine klimafreundlichere Luftfahrt. Nur, wenn der Wasserstoff aus regenerativen Energien hergestellt wird, kann seine Verwendung einen Beitrag zum Klimaschutz leisten. Neben der Notwendigkeit zur Entwicklung neuer Antriebe und Flugzeugkonzepte ist der Aufbau einer entsprechenden Wasserstoff-Infrastruktur, die wettbewerbsfähige Kosten für den Betrieb der neuartigen Flugzeuge ermöglicht, eine der größten Herausforderungen.
Zielsetzung und Vorgehensweise
Projektziele
In dem Projekt erstellen wir Konzepte für globale Wasserstoffbereitstellungsinfrastrukturen für den Einsatz in H2-getriebenen Flugzeugen. Ziel dabei ist es langfristige Perspektiven und mögliche Transitionspfade im Einklang mit einer globalen Energiewende aufzuzeigen und daraus Handlungsempfehlungen für Politik und Industrie abzuleiten. Dabei werden drei Betrachtungsebenen untersucht, von globalen H2-Potentialen für die Luftfahrt, dem europäischen Energiesystem mit dem dazugehörigen Wirkungsbereich wie in Ländern Afrikas und dem Nahen Osten, bis hin zur lokalen Umsetzungsbeschreibung für einen archetypischen Flughafen.
Teilziel/Vorgehensweise des AIP im Bereich „Analyse des Wasserstoffbedarfs in der Luftfahrt“
Im Rahmen des Teilziels „Analyse des Wasserstoffbedarfs der Luftfahrt“ wird das Luftfahrtsystem modelliert. Dies erfolgt einerseits mithilfe von systemdynamischen Modellen und auf der anderen Seite mit Kausaldiagrammen zur Veranschaulichung. Diese Methoden bieten die Möglichkeit, übergeordnete Entwicklungen und Zusammenhänge der Luftfahrt abzubilden und dabei besonders auf die Marktdurchdringung einzugehen. Bereits bei der Simulation des Automobilmarkts in vorherigen Forschungsprojekten kam die Methode System Dynamics zum Einsatz. Im Rahmen dieses Projekts kann das AIP nun von der langjährigen Erfahrung mit dieser Methodik profitieren.
Teilziel/Vorgehensweise des AIP im Bereich „Netzwerkplanung in der Luftfahrt“
Im Rahmen des Teilziels "Netzwerkplanung in der Luftfahrt" wird ein mathematisches Optimierungsmodell entwickelt, dass den Einfluss der Bereitstellung von Wasserstoff zu unterschiedlichen Preisen an verschiedenen Flughäfen auf die Streckenplanung von Airlines sowie die jeweils abgenommene Wasserstoffmenge beschreibt. Hierzu werden die Erkenntnisse aus der Modellierung der Wasserstoffbereitstellungsnetzwerke und den Bedarfsszenarien integriert, sowie die Marktdurchdringung von Wasserstoff-Flugzeugen über die Zeit. Neben der Struktur der sich entwickelnden Flugnetzwerke können so die abgenommene H2-Mengen an Flughäfen in Abhängigkeit der Kosten und Menge des angebotenen Wasserstoffs angegeben werden, um als Grundlage für weitere Planung zu dienen.