Hydrogen Supply Networks‘ Evolution for Air Transport

Im Kontext des Gesamtenergiesystems hat die Versorgung des Flugverkehrs mit nachhaltigen Kraftstoffen quantitativ eine nachrangige Bedeutung. Dies gilt jedoch nicht für die direkte Umgebung eines Flughafens. Auf regionaler Ebene stellt ein Flughafen in einem zukünftigen, sektorgekoppelten Energiesystem einen bedeutenden Energieverbraucher mit einer signifikanten Nachfrage nach Erneuerbarer Energie dar.

In diesem Teilprojekt werden sowohl regionale als auch überregionale Wechselwirkungen der Wasserstoffbereitstellung aus dem Energiesystem heraus mit Methoden der Energiesystemanalyse betrachtet. Die enge Kopplung von Energiesystem- und Flugverkehrsmodellierung bildet die Grundlage für eine ganzheitliche Betrachtung der wasserstoffgetriebenen Luftfahrt mit aussagekräftigen Ergebnissen zu Chancen und Herausforderungen für die Bereitstellung von flüssigem Wasserstoff für den Flugverkehr aus dem Energiesystem.

Bei der Modellierung der LH2-Bereitstellungsketten werden die relevanten Komponenten für die Wasserstofferzeugung, -komprimierung und -verflüssigung sowie den Transport und die Speicherung betrachtet. Ausgehend von den Wasserstoffbedarfen an den Flughäfen werden unter Berücksichtigung der techno-ökonomischen Eigenschaften der Komponenten optimale Bereitstellungsnetzwerke ermittelt.  Hierzu werden mathematische Optimierungsmodelle entwickelt und für unterschiedliche geographische Regionen und Zeitskalen angewendet.

Im Rahmen des Teilziels „Netzwerkplanung in der Luftfahrt“ wird ein mathematisches Optimierungsmodell entwickelt, das den Einfluss der Bereitstellung von Wasserstoff zu unterschiedlichen Preisen an verschiedenen Flughäfen auf die Streckenplanung von Airlines sowie die jeweils abgenommene Wasserstoffmenge beschreibt. Hierzu werden die Erkenntnisse aus der Modellierung der Wasserstoffbereitstellungsnetzwerke und den Bedarfsszenarien integriert, sowie die Marktdurchdringung von Wasserstoff-Flugzeugen über die Zeit. Neben der Struktur der sich entwickelnden Flugnetzwerke können so die abgenommene H2-Mengen an Flughäfen in Abhängigkeit der Kosten und Menge des angebotenen Wasserstoffs angegeben werden, um als Grundlage für weitere Planung zu dienen.