Op waterstof door de lucht

Door Paul Eldering

’De beste weg naar schoner en stiller vliegen’

Het vliegen op ’schone’ waterstof voor de commerciële luchtvaart komt steeds dichterbij. Over de hele wereld worden modellen getest. Nederland loopt voor in de nieuwste race om nul emissie en stillere vliegtuigen.

De Stichting AeroDelft, waarin TU Delft met drie andere universiteiten en hogescholen samenwerkt aan het Phoenix-project, is dichtbij een live pilot met een tweepersoons motorglider. „Die vliegt op vloeibare waterstof, waarmee in een brandstofcel eigen elektriciteit wordt opgewekt. Als safety back-up wordt een noodaccu opgeladen”, zegt piloot Liam Megill namens het team van 35 studenten.

Prototype

Een proefmodel op schaal zal volgens hem komend voorjaar de lucht in gaan. „Eind 2021 moet een prototype op ware grootte opstijgen vanaf Rotterdam The Hague Airport. We willen met slechts één tank van 20 kilo gekoelde waterstof 2000 kilometer nonstop vliegen. De uitdaging is om het gewicht zo laag mogelijk te houden. Als de waterstof dan ook nog op een milieuvriendelijke manier wordt gemaakt, via wind- en zonne-energie, is de cirkel rond. Maar dat duurt nog wel even”, meent hij.

Het is volgens Megill de taak van overheden om grootschalige productie van vloeibare waterstof, biokerosine en synthetische brandstoffen te stimuleren, zodat het betaalbaar wordt. „Dat is de beste weg naar een schonere luchtvaart met minder herrie. Het mag natuurlijk niet te duur worden.”

Uiteindelijk ziet hij goede mogelijkheden om waterstofvliegtuigen voor circa twintig passagiers te bouwen met een bereik van zo’n duizend kilometer. „We zijn al in gesprek met onder andere Airbus om dat rond 2030 te realiseren. Voordeel is dat waterstof tien keer minder zwaar is dan fossiele kerosine en veel meer energie in zich draagt. Een fuelcell aan boord is twee keer zo efficiënt als een toestel alleen op batterijen”, aldus Megill.

Waterstof in niet nieuw in het transport door de lucht. Zeppelin Hindenburg verongelukte in 1937 toen de tanks met het explosieve waterstofgas vlak voor de landing bij New York door kortsluiting vlamvatten. De ramp kostte 35 reizigers het leven. Ook in de ruimtevaart wordt waterstof voor de voortstuwing van raketten allang gebruikt.

Vloeibare waterstof is volgens Megill veel minder gevaarlijk, „maar het moet wel op min 253 graden worden getankt. Dat vereist veilige opslagconstructies. Het mooie is dat het enige dat wordt uitgestoten waterdamp is.”

AeroDelft werkt nauw samen met het Koninklijk Nederlands Lucht- en Ruimtevaartcentrum (NLR), dat onlangs nog een drone met waterstofaandrijving liet vliegen. „Dit is de opmaat naar duurzame vluchten met onbemande toestellen. Komende tien jaar moet de CO2-uitstoot met 30 procent verminderen.”

Kleine luchtvaart

Elektrisch vliegen wordt straks met name in de ’kleine luchtvaart’, zoals sportvliegerij en vliegopleidingen, snel ingeburgerd, verwacht luchtvaartexpert Joris Melkert van TU Delft. „In de grote luchtvaart zullen het vooral hybride vormen zijn die haalbaar zijn, als de fabrikanten willen meedoen. Voor langere commerciële vluchten zijn stekkervliegtuigen voorlopig een brug te ver. Waterstof is dan een betere optie.”

Gekoelde waterstof kan volgens hem net als bijvoorbeeld vloeibaar aardgas direct in straalmotoren worden verbrand. „Waterstof kan ook worden gebruikt om in cellen stroom op te wekken voor de aandrijving van elektropropellers. Je bent al gauw tien tot vijftien jaar verder om dit overal tot een succes te maken”, stelt Melkert vast.

Voor sportvliegtuigjes zijn er al 100 procent elektrische varianten in de lucht, zoals van fabrikant Pipistrel, die de ’Alpha Electro’ voor twee inzittenden heeft gebouwd. Die kan maximaal een uur vliegen voordat hij weer aan de laadpaal moet. Daarnaast wordt er gewerkt aan e-airtaxi’s in steden.

Ook het Dutch Electric Aviation Centre (DEAC) op Teuge Airport heeft sinds kort een testvliegtuig, dat komende maanden door studenten wordt omgebouwd in een hybride toestel. Het is een tweemotorige Cessna 337 Skymaster, waar ervaring mee zal worden opgedaan voor verdere elektrificatie.

Volgens Megill is ook het Amerikaanse ZeroAvia al ver met de ontwikkeling van vluchten op waterstof. „Zij experimenteren met zes-seaters en een brandstofcel om elektriciteit op te wekken.” Ze zijn ook in Engeland actief. In onder andere Duitsland en China worden eveneens proeven gedaan. En Boeing zet stappen. In het openbaar vervoer zijn er al geslaagde voorbeelden van Nederlandse praktijktesten met waterstofbussen.

De verwachting van Megill is dat vanaf 2025 de eerste waterstofvliegtuigjes zonder problemen op vrij grote schaal kunnen opereren en er op kortere afstand ook nog geld mee valt te verdienen.