氢能在航空领域中的应用研究项目在汉堡启动

12. Juli 2021

航空业正在为氢能在飞行中的应用做准备。如今,一个全新的开发平台在世界第三大航空基地汉堡启动,最早将于2022年测试新技术。在汉萨城汉堡市的资助下,汉莎技术公司与德国航空航天中心(DLR)、ZAL航空应用技术研究中心连同汉堡机场一起,在未来两年内将利用氢能技术来设计并测试大规模的维护和地面流程。为此,一架空客A320系列的飞机将被改装成汉莎技术公司汉堡基地的固定实验室。

主要飞机制造商的开发部门正越来越多地考虑将液态氢(LH2)作为未来几代商用飞机的可持续生产燃料。为了在早期阶段调查研究液态氢对维护和地面流程产生的影响,汉莎技术公司、德国航空航天中心(DLR)、航空应用技术研究中心(ZAL)和汉堡机场广泛汇集了他们的实践和科学专业知识。其目的是共同开发一个架示范机,并从2022年开始运营。

作为世界第三大航空基地,自由汉萨城汉堡市将动用特别资助计划中最大数额的单项资金资助该研究项目,以减轻新冠疫情对航空业的经济影响。

液态氢可能将被应用于未来飞机(蓝色箭头)和机场(地面车辆)及其周边(燃料储存设备)。蓝色箭头指向的是飞机上的潜在应用领域:例如可以使用燃料电池为卫星通信以及厨房、客舱或IFE系统提供电力。该项目的合作伙伴将在未来几个月内决定,实际评估中应对哪些应用领域进行更详细的调查研究。

自由汉萨城汉堡市的经济和创新部长
迈克尔·韦斯塔格曼(Michael Westhagemann)

“汉堡不仅是世界三大航空基地之一,去年汉萨城还制定了明确的愿景——要成为主要氢能大都市。” 自由汉萨城汉堡市的经济和创新部长迈克尔·韦斯塔格曼(Michael Westhagemann)解释说。“因此,我认为将汉堡的这两个核心竞争力领域结合起来,既是合理也是令人鼓舞的。港口、能源部门、工业和整个交通部门都将参与其中,并为这一突破性的技术做好准备。通过这个项目,我们也是在为将航空业转变为未来的气候中立的交通解决方案做出重要贡献。目前的明确目标是要将汉堡的氢经济发展到国际领先水平。”

该项目第一阶段的目标是在2021年底前确定最急需发展的领域,以便进行更周密的科学考虑,并在此基础上进行设计发展计划,并在随后进行实际测试。

该计划将于2022年初投入实施,并将涉及对一架退役的空客A320系列飞机的改装,为其配备一个液态氢基础设施,作为汉莎技术公司汉堡基地的一个功能齐全的真实实验室。同时,德国航空航天中心正在创建一个虚拟环境,借助该环境将实现对先前确定的开发领域进行数字化和高度精确的模拟复制。新的开发平台旨在通过参数化和高度精确的虚拟模型,推动下一代飞机设计过程的发展。

汉莎技术公司将主要为该项目贡献其在维修和改装商用飞机方面的业务专长,并可通过其与世界各地航空公司的密切联系将客户视角纳入其中。德国航空航天中心将补充其在氢方面的长期和跨部门的经验,并致力于虚拟环境的开发。ZAL航空应用技术研究中心则凭借其在燃料电池技术领域和数字过程模拟的经验优势参与其中。汉堡机场作为联系合作方,将主要贡献其机场运营方面的经验,例如在确定未来液态氢动力飞机的地面处理流程的需求。

汉莎技术股份公司执行董事会主席
约翰纳斯·布斯曼(Johannes Bußmann)博士

“我们行业除了努力向气候中立飞行转型外,没有其他选择。通过这个项目,我们想在早期阶段解决这个巨大的技术挑战,这同时也是对维护、维修和设备运营(MRO)行业的挑战。我们正在通过这种方式为未来提供保障,因为我们现在就已经在为未来的维护和地面流程积累技术经验了。”汉莎技术股份公司执行董事会主席约翰纳斯·布斯曼(Johannes Bußmann)博士解释说:“因此,我很高兴我们可以在这个项目上与实力强大的合作伙伴成功联手。我非常感谢汉堡市的远见卓识和对这个项目的慷慨资助。”

德国航天中心航空部主任
马库斯·费舍尔(Markus Fischer)博士

“未来飞机将变得更轻更高效,并应用替代性动力方案进行飞行。氢能将在这方面发挥重要作用。我们需要及时详细了解在地面上使用氢能的实际操作对飞机和维护有哪些要求。”德国航天中心航空部主任马库斯·费舍尔(Markus Fischer)博士说。“利用这些数据和经验,我们正在为项目中的地面过程开发数字模型。然后,这些过程的数字化复制品可以直接用于设计面向未来的、同时也是切实可行的飞机配置。”

ZAL航空应用技术中心有限公司首席执行官
罗兰德·盖哈尔兹(Roland Gerhards)

“真实实验室和数字孪生体的发展是汉堡绿色航空技术路线图的一个重要组成部分。这是去年与汉堡航空集群的成员一起制定的计划,以加强汉堡在欧洲范围内的研究和开发能力。”ZAL航空应用技术中心有限公司首席执行官罗兰德·盖哈尔兹(Roland Gerhards)说,“我们十分感谢汉堡市对现在共同实施这一发展未来液态氢动力飞机驻地战略的支持。”

汉堡机场首席执行官
汉堡机场首席执行官米夏埃尔·埃根施威勒(Michael Eggenschwiler)表示:“只有当地面上的基础设施也完美配合时,才能实现使用氢能技术的气候友好型飞行。这个过程需要进行周密的协调,作为机场,我们很高兴能够为这个重要的项目在储存和分配问题以及停机坪上的加油流程领域贡献我们的专业知识。在机场,氢能技术应用于地面交通也将成为未来的趋势。这个项目为我们提供了机会,以确定并尽可能高效率地利用为行李拖船提供动力的气态氢和为飞机提供动力的液态氢之间的协同效应。”

关于汉莎技术公司
汉莎技术集团拥有约35家子公司和附属公司,是世界领先的飞机技术服务供应商之一。这家持有国际认证的维护、维修和设备运营(MRO)、制造和开发公司拥有超过22000名员工。汉莎技术公司为商用飞机、VIP飞机和特殊任务飞机提供全套服务,包括发动机、部件和起落架的维护、修理、检查和改装,以及创新客舱产品的制造和数字化机队支持。

关于德国航空航天中心(DLR)
德国航空航天中心是德意志联邦共和国的航空和航天研究中心。我们在航空、空间、能源和运输、安全和数字化领域进行研究和开发。位于德国航空航天中心的德国航天局代表联邦政府负责规划和实施德国的航天活动。德国航空航天中心的两个项目管理机构负责监督资助项目并支持知识转让。全球范围内,气候、流动性和技术正在发生变化。德国航空航天中心利用其下辖的55个研究所和设施的专业知识来研究探索这些挑战的应对方案。我们的10000名员工有一个共同的使命:探索地球和外太空,为可持续发展的未来开发技术。通过这种方式,我们也为加强德国作为一个知识和商业中心的形象地位做出了贡献。

关于ZAL - 航空应用技术研究中心
位于汉堡的ZAL应用航空研究中心是世界上最现代化的民用航空研究机构之一。该研究中心占地26000平方米,为600名员工提供最先进的联合研究和开发设备。秉持着 "开放式创新 "的理念,来自工业界和科学界的大约30个合作机构在这里从事面向未来的创新工作。ZAL有限公司与大约30名科学家和工程师在这个得天独厚的环境中工作。无论是合作还是单独的研究项目,航空专家都在推动技术趋势的发展,如机器人技术、3D打印、客舱网络和燃料电池。

关于汉堡机场
汉堡机场是德国第五大机场,正在为自己配备现代化的基础设施,以应对未来航空交通会遇到的所有挑战。大约有15000名员工在机场所在地的近250家公司工作(仅汉堡机场集团就有约2000名员工)。部分私有化的机场的股东有:自由汉萨城汉堡市占51%,AviAlliance有限公司占49%。汉堡机场的服务范围很大,覆盖了汉堡、石勒苏益格-荷尔斯泰因以及下萨克森州、梅克伦堡-前波莫瑞州和丹麦的部分地区,是德国北部最大的机场。2019年,汉堡机场每年的乘客人数超过1700万,有70家航空公司提供约140个目的地的直飞航线。

项目背景:
汉堡 - 欧洲的绿色氢能中心

汉堡和德国北部在生产可再生能源方面享有得天独厚的区位优势,在绿色氢能的销路方面也具有很大的潜力—主要是面向当地的工业企业。因此,汉堡和德国北部在实现气候保护目标和德国能源成功转型方面发挥着关键作用。众多因素都促成了这一点:从陆上和海上风力发电的最强发电能力和储存氢能的地下结构,到拥有绿色氢能和合成能源载体的物流和进口终端的汉堡港,再到经验丰富的海运公司以及专长于新型能源载体领域的研究机构。具有氢能高消费潜力的行业完成了整个价值链,并且展现了德国北部作为氢能产业未来发展理想的拥有良好前景的欧洲驻地。