Greentech Awards „Grüner Fliegen“: Kommerzielles Fliegen mit Elektromotor greifbar?

Daniel Braune-Krickau von der Technischen Universität Hamburg und Maximilian Friedrichs-Dachale von der Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg (HAW) erhalten den Hamburg Aviation Nachwuchspreis 2022 für die beste Abschlussarbeit zu einem luftfahrtrelevanten Thema. Über den Sieg in der Kategorie Master für Herrn Braune-Krickau freut sich nicht nur die Hochschule, sondern auch das betreuende Unternehmen DLR – Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt.

Bereits zum dritten Mal wird auch der Preis für die Sonderkategorie „Grünes Fliegen“ in diesem Jahr verliehen. Master-Absolvent der Universität Stuttgart Jonas Mangold überzeugte die Jury mit seiner Arbeit, die ebenfalls in Kooperation mit dem DLR entstand. Verliehen wurden die Nachwuchspreise bereits zum 10. Mal im Rahmen des 63. Hamburg Aviation Forums, welches unter dem Thema „Green Aviation Technologies: Nachhaltige Luftfahrt, Made in Hamburg“ am 27.10.2022 stattfand.

Das DLR – Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt verbucht in diesem Jahr gleich mehrere Trophäen für die beste Abschlussarbeit, davon eine in der Kategorie „Master“. Daniel Braune-Krickau zeigt in seiner Arbeit, dass kommerzielles Fliegen auch batterie-elektrisch in greifbare Nähe rückt, wenn die weltweite Forschergemeinde es schafft, ambitionierte aber erreichbare Verbesserungen bei der Batterietechnologie zu erzielen. Batterie-elektrische Antriebe versprechen hohe Wirkungsgrade und einen geringen Umwelteinfluss, leiden jedoch in massensensitiven Anwendungen wie der Luftfahrt unter der verhältnismäßig geringen gravimetrischen Energiedichte von Akkumulatoren, was die Reichweite batterie-elektrischer Flugzeuge begrenzt.

Die Arbeit untersuchte, wie sich die Energiedichte und andere Parameter auf die Reichweite batterie-elektrischer Flugzeuge auswirken und eine mögliche Perspektive für batterie-elektrische Kleinflugzeuge oder Regionalflugzeuge aufgezeigt.

Batterie-elektrische Kleinflugzeuge: Wie nachhaltig kann Fliegen sein?

Das DLR stellt auch in diesem Jahr den 1. Platz in der Kategorie „Grünes Fliegen“. Jonas Mangold von der Universität Stuttgart überzeugt die Jury mit seinem Beitrag zum Umgang mit Flüssigwasserstoff in der Bodenabfertigung. In seiner Masterarbeit wird die Schnittstelle zwischen Flugzeugen mit nachhaltigen Antriebskonzepten und Betankungssystemen für flüssigen Wasserstoff untersucht. Darüber hinaus analysierte er die Auswirkungen auf die Kraftstoffverteilung am Flughafen sowie die wichtigsten technologischen Auslegungskriterien für Betankungsverfahren mit flüssigem Wasserstoff.

Mit einem vertieften Verständnis der thermodynamischen Zusammenhänge wird hier erstmalig untersucht, wie die Einflüsse der Betankung in den Flugzeugentwurf eingebunden werden können, um die Abfertigungsdauer des Flugzeugs und die damit verbundenen Betriebskosten ermitteln zu können. Die Arbeit gibt einen fundierten und Mut machenden Ausblick, wie die Betankungsprozesse mit H2 im Einklang mit heutigen Turnaround Zeiten dargestellt werden können. Hier erhielt Jonas Mangold ebenfalls den Preis für den 2. Platz in der Kategorie „Master“. Das Barsbütteler Unternehmen Krüger Aviation sponsert seit 2020 neben dem Preisgeld von 800 Euro für die Sonderkategorie zudem erneut sämtliche Trophäen für die Nachwuchspreis-Sieger.

Grüner Fliegen soll kommen: Regionalflugzeuge mit Batterien

Das erstplatzierte Konzept in der Kategorie „Bachelor“ wurde von Maximilian Friedrichs-Dachale von der HAW Hamburg verfasst. In seiner Arbeit untersuchte er Möglichkeiten einer digitalen Verknüpfung zwischen Systemdefinitionsmodellen und Systemanalysemodellen im Flugzeugvorentwurf. Eine solche Schnittstelle könnte eine digitale Prozesskette ermöglichen, die eine automatisierte multidisziplinäre Systemoptimierung erlaubt. Zu diesem Zweck entwarf er mithilfe der Systems Modeling Language (SysML) ein digitales Modell eines Flugzeugvorentwurfs sowie ein Programm zur Optimierung des Entwurfs. Die digitale Verknüpfung beider Modelle ermöglicht einen Flugzeugvorentwurf im Sinne des MBSE (Model-Based Systems Engineering) „auf Knopfdruck“.

Der zweite Platz in den Kategorien „Bachelor“ und „Grünes Fliegen“ geht in diesem Jahr an Florian Kohne ebenfalls von der HAW Hamburg. Zusammen mit der CTC GmbH wurde ein mobiles Gerät zur Erfassung der Bedarfsinformationen von Produktionsanlagen entwickelt und hergestellt, welches durch Verwendung einer speicherprogrammierbaren Steuerung nahezu beliebig erweitert werden kann, z.B. für die Verwendung neuartiger Sensoren. Dieser Energiemesskoffer ermöglicht entsprechende Daten unter Industriebedingungen zu erfassen, anzuzeigen und auszugeben, um gezielt Nachhaltigkeitsoptimierungen vornehmen und unterschiedliche Technologien vergleichen zu können.

 

Luftfahrt nachhaltig: Flugzeug-Industrie muss neu erfinden müssen, um ihren Teil zur Bekämpfung des Klimawandels beizutragen.

Tom Schmidt von der Nordakademie beschäftigt sich in seiner Arbeit in Kooperation mit der Airbus Operations GmbH mit den Energieverbrauchern an Flughäfen, die zukünftig durch Wasserstoff versorgt werden könnten. Die Arbeit umfasst eine umfangreiche Analyse unterschiedlicher Flughäfen, in Bezug auf den Bedarf an Infrastruktur unter Verwendung von Wasserstoff als Energieträger in der Luftfahrt bis 2050. Hierfür erhielt Herr Schmidt sowohl den dritten Platz in der Kategorie „Bachelor“ als auch „Grünes Fliegen“.

Fokus auf Additiven Fertigungsverfahren

Der dritte Platz in der Kategorie „Master“ geht an Pezhman Pourabdollah von der Technischen Universität Hamburg. In Kooperation mit der Lufthansa Technik analysierte er eines der am häufigsten verwendeten Additiven Fertigungsverfahren – Fused Filament Fabrication – zur Identifizierung der Prozessparameter und ihrer Wechselwirkungen, welche die mechanischen Eigenschaften des Bauteils wesentlich beeinflussen.

Für die Parameteroptimierung wurden verschiedene Metamodelle durch die Ergebnisse statistischer Versuchspläne generiert und verglichen, wodurch gezeigt werden konnte, dass sie die zu erwartende Maximalkraft gut prognostizierten und auch die Zugfestigkeiten der mit optimierten Parametern additiv gefertigten Zugproben die des Materialdatenblattes übertrafen.

Die Sieger des Hamburg Aviation Nachwuchspreises in den Kategorien Bachelor und Master dürfen sich über ein Preisgeld von je 1.500 Euro freuen, für den Sonderpreis gibt es 800 Euro. Alle Gewinner dürfen kostenlos an den Hamburg Aviation Foren des nächsten Jahres teilnehmen.

Verliehen wurde der Hamburg Aviation Nachwuchspreis mit Unterstützung der Sponsoren Airbus, Krüger Aviation, Lufthansa Technik und Treo – Labor für Umweltsimulationen.