Airbus plaatst waterstof in het hart van zijn toekomstige vliegtuigen

Op het eerste gezicht bieden de drie onlangs onthulde Airbus-conceptvliegtuigen weinig meer dan een gevoel van déja vu. Een ervan lijkt opmerkelijk veel op een klassiek commercieel vliegtuig, behalve dat het langere, flexibelere vleugels heeft. Een andere lijkt op een door een turboprop aangedreven vliegtuig, met zijn zesbladige propellers. En de derde is een ‘blended wing body’, een revolutionair ontwerp dat het afgelopen jaar het bloed van sommige ingenieurs sneller heeft doen stromen.

Maar bij nader inzien vertoont het trio één cruciaal verschil met zijn voorgangers: waterstofaandrijving.

"Nog maar vijf jaar geleden stond waterstofaandrijving niet eens op onze radar als een levensvatbare technologie voor emissiereductie", zegt woordvoerder Glenn Llewellyn. "Maar overtuigende data uit andere transportindustrieën veranderde dat al snel. Nu zijn we enthousiast over het ongelooflijke potentieel dat waterstof de luchtvaart biedt op het gebied van emissiereductie. "

Want dat is het doel. Airbus heeft onlangs de ambitie aangekondigd om tegen 2035 het eerste emissievrije commerciële vliegtuig ter wereld te ontwikkelen. Hiertoe moet de meest disruptieve emissievrije technologie om de klimaatimpact van de luchtvaartindustrie te verminderen grondig moet worden getest en geëvalueerd. "En waterstof onderscheidt zich zeker van de rest: volgens interne berekeningen schat Airbus dat waterstof het potentieel heeft om de CO₂-uitstoot van de luchtvaart met wel 50% te verminderen."

Drie concepten

In vliegtuigen zijn er twee brede soorten waterstofaandrijving: waterstofverbranding en waterstof-brandstofcellen. Airbus ‘ZEROe ‘conceptaircrafts’ zijn allemaal waterstofhybride vliegtuigen. Dit betekent dat ze worden aangedreven door gemodificeerde gasturbinemotoren die vloeibare waterstof als brandstof gebruiken. Tegelijkertijd gebruiken ze ook waterstof-brandstofcellen om elektrische stroom op te wekken die de gasturbine aanvult, wat resulteert in een efficiënt hybride-elektrisch voortstuwingssysteem. Elke optie heeft echter een iets andere benadering voor de integratie van het opslag- en distributiesysteem voor vloeibare waterstof. De ingenieurs van Airbus hebben integratieoplossingen ontwikkeld die rekening houden met de uitdagingen en mogelijkheden van elk type vliegtuig.

Turbofan: twee hybride waterstof-turbofan-motoren zorgen voor stuwkracht. Het opslag- en distributiesysteem voor vloeibare waterstof bevindt zich achter het achterste drukschot.

Turboprop: vergelijkbaar met het turbofan-vliegtuig, bevindt het opslag- en distributiesysteem voor vloeibare waterstof van dit concept zich achter het achterste drukschot. Twee hybride waterstof-turbopropmotoren, die de zesbladige propellers aandrijven, zorgen echter voor stuwkracht. 

Blended Wing Body (BWB): deze configuratie heeft een uitzonderlijk breed interieur, waardoor er meerdere opties ontstaan voor waterstofopslag en -distributie. In dit voorbeeld worden de opslagtanks voor vloeibare waterstof onder de vleugels opgeslagen. Net als het turbofan-vliegtuig zorgen twee hybride waterstof-turbofan-motoren voor stuwkracht. 

"Waterstof heeft een andere volumetrische energiedichtheid dan vliegtuigbrandstof, dus we moeten andere opslagopties en vliegtuigarchitecturen bestuderen dan de bestaande", legt Jean-Brice Dumont, Airbus EVP Engineering, uit. "Dit betekent dat het uiterlijk van onze toekomstige emissievrije vliegtuigen zal veranderen. Deze drie configuraties bieden ons een aantal opwindende opties voor verdere verkenning."

Om het eerste emissievrije commerciële vliegtuig tegen 2035 van de band te laten rollen, moet Airbus tegen 2025 het ZEROe-vliegtuigprogramma lanceren. Dit geeft de Airbus-ingenieurs ongeveer vijf jaar om alle vereiste waterstoftechnologieën te laten rijpen. In de komende maanden zullen verschillende waterstof demonstratieprogramma’s van start gaan, die respectievelijk waterstofbrandstofcel- en waterstofverbrandingstechnologieën zullen testen. Een prototype op ware grootte verwacht Airbus eind jaren ’20.