Milstolpe nådd – vätgasflyget allt närmare

Airbus har i ett projekt kallat H2Sky lyckats ta fram en bränslecellstack som ska klara de krav som finns i ett flygplan för att hantera flytande vätgas, vilket är en milstolpe i jakten på att nå utsläppsfria flyg. Men ändå skjuter de på lanseringen av det första regionalflyget. Vätgas för personbilar lever en allt mer […]

Airbus har i ett projekt kallat H2Sky lyckats ta fram en bränslecellstack som ska klara de krav som finns i ett flygplan för att hantera flytande vätgas, vilket är en milstolpe i jakten på att nå utsläppsfria flyg. Men ändå skjuter de på lanseringen av det första regionalflyget.

Vätgas för personbilar lever en allt mer borttynande tillvaro. Även om Hyundai och Toyota fortfarande tillverkar bilar med bränsleceller har batteribilar blivit den dominerande tekniken för persontransporter. Många som vill se vätgas som drivmedel ser möjligheter i tunga transporter, men även där kan batteridrift möjligtvis bli en bättre lösning.

Men flyget då? Det går väl inte att bygga passagerarflygplan som kör till Thailand från Sverige med batterier? Nej, de batterierna finns inte, inte ens solidstate-batterier kommer att ha tillräcklig energidensitet.

– Tröskeln som verkligen behövs för realistiskt elektriskt flyg är cirka 1 000 wattimmar per kilogram. […] Det är fortfarande utom räckhåll för någon känd batterikemi, men att nå 1 000 watt per kilogram skulle vara en möjliggörande teknik för regionalt elektriskt flyg, säger exempelvis Yet-Ming Chiang, professor i materialkemi vid amerikanska MIT.

Det är en bra bit från de solitstatebatterier som ligger och lurar runt hörnet, kan man tro. Men det är inte långt borta, på labbnivå har kinesiska WeLion lyckats med 824 Wh/kg. Men här kanske vätgasen ändå kan spela roll? Ja, det är teorin. Men inte med komprimerad vätgas till 700 bar, som det är i personbilarna. Det blir för klent. För att man ska få till den rätta mängden energi krävs det flytande vätgas. Väte är den minsta atomen i periodiska systemet, gasen är med andra ord tämligen flyktig, att få den flytande är med andra ord ingen enkel sak. Det krävs att man fryser ner vätgasen till –253 grader. Den som minns sina fysiklektioner från högstadiet vet att absoluta nollpunkten – då all molekylär rörelse i princip är stilla – är 273,15 grader. För att få vätgas att fungera som bränsle måste man allts kyla ner den till någonstans i närheten av den absoluta nollpunkten. Sedan ska vätgasen till bränslecellsstacken och där utveckla elektricitet som ska driva planet.

Dessa bränsleceller har inte funnits. Tills nu. Forskningsprojektet H2Sky, som lanserades 2022, har nämligen nu slutförts. Projektet är ett av de största i Tyskland med fokus på att utveckla vätgasbaserad bränslecellsteknik för flygindustrin, och har stöttats med cirka 26,5 miljoner euro från det tyska förbundsministeriet för digitalisering och transport som en del av det nationella innovationsprogrammet.

Kärnan i H2Sky har varit att utveckla bränslecellsstackar som är specifikt optimerade för flygets extrema förhållanden. Målet har varit att ta fram stackar med en effekt på mellan 100 och 200 kW, som ska kunna förse elektriska motorer med den kraft som krävs för att driva ett flygplans propellrar eller fläktmotorer. För flyg gäller en del rigorösa krav, effekttäthet, verkningsgrad, tillförlitlighet och livslängd ska fungera. Även om de specifika tekniska prestandasiffrorna för den färdigutvecklade stacken har dock inte offentliggjorts ännu är resultaten från H2Sky mycket framgångsrika, enligt dem själva. Andreas Hubert, vd för Aerostack, betonar att projektet framgångsrikt har anpassat bränslecellstekniken till flygets krav och avsevärt ökat teknikens mognadsgrad. Enligt Hubert utgör resultaten en ”robust grund för de nästa stegen i att förbereda tekniken för marknaden”, rapporterar Electrive. Exakta specifikationer på de nya bränslecellsstackarna för flyg har dock inte redovisats ännu.

Även om en flygoptimerad bränslecellsstack som klarar flytande vätgas är en nödvändig milstolpe, krävs ett helt integrerat drivsystem som förutom stacken även ska inkludera kraftelektronik, värmehantering och kryogeniska tankar för att förvara flytande vätgas. Dessa utmaningar – samt certifieringsprocesser – gör att ett färdigt kommersiellt flygplan fortfarande är flera år bort, varför Airbus numera siktar in sig på 2040 som en mer realistisk tidslinje för sitt ZeroE-program. Tidigare har man haft målet 2035.

För att ta tekniken närmare kommersialisering har Airbus och Aerostack redan lanserat ett uppföljningsprojekt under namnet ”GENtwoPRO” i samarbete med RWTH Aachen och den tyska rymdstyrelsen. Syftet med den nya satsningen är att utveckla ett fullt skalbart bränslecellssystem, dimensionerat för att kunna driva regionalflygplan med upp till 100 sittplatser. Det är alltså inte plan som kan korsa Atlanten eller flyga turister till Thailand. Men man ska börja någonstans. Frågan är om inte solid-state-batterierna hinner före.