Hydrogen Supply Networks‘ Evolution for Air Transport

Entwicklung von Wasserstoffbereitstellungsnetzwerken für H2-getriebene Luftfahrt und dessen Integration in erneuerbare Energiesysteme

Themenfeld 1: Erneuerbare Energiesysteme

Die Produktion von grünem Wasserstoff ist aus Sicht des Energiesystems eine Fragestellung von überregionaler Bedeutung.

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.

Themenfeld 2: LH2 Bereitstellungskette

Effiziente Bereitstellungsketten bilden die Grundlage für eine zuverlässige, wirtschaftliche und umweltfreundliche Versorgung der Flughäfen mit flüssigem Wasserstoff (LH2).

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.

Themenfeld 3:
Flugnetzwerke

Während die Energiesysteme die Produktion und die Bereitstellungskette das Angebot begrenzen, sind die Flugnetzwerke maßgeblich für die Nachfragemenge von Wasserstoff an einzelnen Flughäfen.

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.

Aktuelles

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Makroökonomische Forschung zur wasserstoffbetriebenen Luftfahrt fördern: Eine systematische Literaturübersicht über allgemeine Gleichgewichtsmodelle

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Wasserstoffbetriebener Luftverkehr in Deutschland: Eine makroökonomische Perspektive und ein methodischer Ansatz zur Integration der Kraftstofflieferkette in einen gesamtwirtschaftlichen Datensatz

Sowohl die Wissenschaft als auch die Industrie zeigen zunehmendes Interesse an grünem Wasserstoff zur Dekarbonisierung der Luftfahrt. Die Umstellung von Kerosin auf grünen Wasserstoff hat jedoch mehrere makroökonomische Implikationen entlang der neuen Lieferkette. Die Einführung von grünem Wasserstoff im Luftfahrtsektor wirkt sich beispielsweise auf die interindustriellen Verflechtungen, das Beschäftigungspotenzial und die Handelsmöglichkeiten aus. In Anbetracht…

H2-betriebener Luftverkehr an Flughäfen – Design und Wirtschaftlichkeit von LH2-Betankungsanlagen

Aktuell besteht großes Interesse and der H2-betriebenen Luftfahrt. Entwicklungen von Akteuren wie der Airbus Group Inc., ZeroAvia, Universal Hydrogen, Cranfield Aerospace Solutions, HyPoint, Safran, GE Aviation, CFM International (CFM), Plug Power und vielen anderen unterstreichen diesen Trend ebenfalls. Bei einer ersten Studie wurde untersucht, was es braucht, um Verkehrsflugzeuge mit LH2 zu betanken. In Zusammenarbeit…