Een aandrijfsysteem op vloeibare waterstof voor de luchtvaart is door AeroDelft, een non-profit organisatie onder leiding van Delftse studenten, met succes getest. Het team is hiermee het eerste studententeam ter wereld dat een elektrisch aandrijfsysteem voor vliegtuigen heeft ontwikkeld, gebouwd en getest met vloeibare waterstof als brandstof.
De succesvolle test is uitgevoerd op een testlocatie voor vloeibare waterstof van TNO in het Haagse Ypenburg. Dit is een belangrijke stap in de missie van het team om vloeibare waterstof te bewijzen en te promoten als een haalbaar en duurzaam alternatief voor conventionele vliegtuigbrandstoffen.
Een team van meer dan 60 studenten
AeroDelft is in 2018 opgericht en bestaat uit meer dan 60 studenten met verschillende achtergronden en nationaliteiten. Als een non-profit studententeam werkt AeroDelft aan de verduurzaming van de luchtvaart door middel van waterstoftechnologie.
Sinds 2018 werkt AeroDelft aan Project Phoenix, een project om een door een piloot bestuurd elektrisch vliegtuig op vloeibare waterstof te ontwikkelen. De Full-Scale Phoenix is een Sling 4 eensitsvliegtuig met een maximum startgewicht van 920 kg en een spanwijdte van 10 meter.
Het team ontwikkelt zowel de Prototype Phoenix als de Full-Scale Phoenix. Momenteel wordt het aandrijfsysteem op ware schaal getest met gasvormige waterstof, terwijl het team parallel testen uitvoert met vloeibare waterstof op het verkleinde prototype. Het team wil met de bemande Full-Scale Phoenix nog dit jaar voor het eerst vliegen op gasvormige waterstof. Een proefvlucht op vloeibare waterstof staat voor 2026 op de planning.
Unieke uitdagingen
Werken met vloeibare waterstof brengt unieke technische en logistieke uitdagingen met zich mee. Het moet namelijk worden opgeslagen bij -253°C, waarna het voor gebruik weer wordt opgewarmd tot kamertemperatuur. Vervolgens wordt de waterstof in een brandstofcel gecombineerd met zuurstof, wat elektriciteit opwekt en alleen water uitstoot. Dit proces combineert de risico’s van cryogene temperaturen met de ontvlambaarheid en vluchtigheid van waterstofgas.
Om hiermee te kunnen werken, ontwikkelde AeroDelft in samenwerking met Cryoworld een vacuümgeïsoleerde tank en een op maat gemaakte elektrische warmtewisselaar die een temperatuurverschil van 300 °C aankan. Het hele systeem is op afstand te bedienen, beschikt over speciale ontluchtingssystemen en heeft ingebouwde veiligheidsvoorzieningen.
Beeld: AeroDelft
Het werd geïntegreerd in samenwerking met TNO en leverancier van vloeibare waterstof Air Products. Vooraf aan de test met vloeibare waterstof is het systeem uitvoerig getest met vloeibare stikstof, gasvormige helium en gasvormige waterstof.
Een veelbelovend alternatief
Het team vloog eerder al met een batterij-elektrische drone en voerde testen uit met gasvormige waterstof. Hoewel beide technieken duurzaam zijn en al breed worden toegepast in het wegvervoer, voldoen ze niet aan de prestatienormen van de luchtvaart. Vloeibare waterstof biedt met zijn hoge energiedichtheid per massa en volume een veelbelovend alternatief, ondanks dat het aanzienlijke technische, logistieke en veiligheidsuitdagingen met zich meebrengt.
“De propeller zien draaien, aangedreven door een vloeibaar-waterstofsysteem waar we jarenlang aan hebben gewerkt, was een van de meest indrukwekkende momenten uit mijn leven. Alle druk, alle late avonden, kwamen samen op dat ene moment. Het werkt en we hebben het samen mogelijk gemaakt”, zegt Davide Mangini, Chief of Liquid Hydrogen Propulsion.
Eerste bemande proefvlucht
Met deze succesvolle test is AeroDelft het eerste studententeam dat een elektrisch aandrijfsysteem op vloeibare waterstof heeft laten functioneren. Het spreekt van een belangrijke stap richting duurzame luchtvaart. Het team gaat nu de verzamelde data analyseren, het systeem op ware schaal verder ontwikkelen en de voorbereidingen voortzetten voor de eerste bemande proefvlucht van hun door vloeibare waterstof aangedreven elektrische vliegtuig.
“Deze test laat zien wat er mogelijk is als studenten zich volledig inzetten voor een missie waar ze in geloven. Iedereen binnen dit team deelt de passie voor duurzame luchtvaart. Inmiddels behoren ze tot de meest ervaren studenten ter wereld op het gebied van werken met waterstof en nemen ze deze ervaring mee in hun verdere carrière, en daar zijn we ontzettend trots op”, zegt Wadeke Tieleman, Team Manager
