Alles wat je moet weten over waterstofvliegtuigen: de toekomst van duurzame luchtvaart?

Tegen 2050 wil de zakenluchtvaart, en de luchtvaart in het algemeen, koolstofneutraal zijn.

Als onderdeel van deze beweging naar duurzame luchtvaart zijn er een aantal oplossingen in de maak, zoals het gebruik van SAF biobrandstoffen, of elektrische vliegtuigen en modellen zoals de Volocopter, het Alice elektrische vliegtuig of de CityAirBus.

Een aantal vliegtuigfabrikanten werkt echter aan een ander alternatief: vliegtuigen op waterstof.

AEROAFFAIRES presenteert deze alternatieve oplossing voor een emissievrije luchtvaart.

Wat is waterstof en hoe wordt het gebruikt in de luchtvaart?

De luchtvaartsector koolstofvrij maken is het doel van vliegtuigfabrikanten tussen nu en 2050. Waterstof is een langetermijnoplossing die momenteel wordt bestudeerd. Maar wat is waterstof? Wat zijn de voordelen?

Waterstof is een van de 2 elementen waaruit water bestaat. Het is ook het lichtste element op aarde (onderdeel van het periodiek systeem). Het komt voor in waterlichamen, meren, oceanen en zelfs in de atmosfeer.

Hoe werkt het? Waterstof wordt verbrand in de gasturbines van de motor in verbrandingskamers. Vervolgens wordt de vrijgekomen energie dankzij een brandstofcel omgezet in elektrische energie, die vervolgens de motor aandrijft.

In het vliegtuig kan waterstof gasvormig of vloeibaar worden opgeslagen bij -235 graden. Omdat waterstof een lagere dichtheid heeft dan de huidige paraffine, kunnen vliegtuigstructuren in de toekomst worden aangepast.

Tot slot vervuilt waterstof niet omdat de uitstoot die het produceert niets meer is dan waterdamp, dus het is een kans die we kunnen grijpen om tegen 2050 een uitstoot van nul te bereiken.

Wat zijn de verschillen tussen groene, blauwe en grijze waterstof?

Inzicht in de verschillende soorten waterstof is essentieel om hun milieueffecten te kunnen beoordelen. Ze worden niet allemaal op dezelfde manier geproduceerd:

• Grijze waterstof
  • Wordt geproduceerd uit aardgas of steenkool via een proces dat stoomreforming heet.
  • Stoot een grote hoeveelheid CO₂ uit, waardoor het de meest vervuilende vorm is.
• Blauwe waterstof
  • Geproduceerd volgens dezelfde methode als grijze, maar met afvang en opslag van de uitgestoten CO₂.
  • Minder vervuilend dan grijs, maar nog steeds afhankelijk van fossiele brandstoffen.
• Groene waterstof
  • Afkomstig uit de elektrolyse van water met behulp van hernieuwbare energiebronnen (zon, wind).
  • Genereert geen directe CO₂-uitstoot, echt schoon en duurzaam.

Alleen groene waterstof is echt compatibel met de doelstellingen van duurzame luchtvaart. Dit is het type waar Airbus en andere grote spelers in de luchtvaartsector zich op richten.

Waterstofvliegtuigen vs. elektrische vliegtuigen: wat zijn de verschillen?

Beide technologieën zijn gericht op het koolstofvrij maken van het luchtvervoer, maar ze zijn gebaseerd op verschillende principes en toepassingen. Hier volgt een duidelijke vergelijking van de belangrijkste verschillen:

Waterstofaangedreven vliegtuigen

• Gebruikt waterstof als energiebron (verbrand in een motor of omgezet in elektriciteit via een brandstofcel).
• Biedt een middelgroot tot groot bereik, vooral geschikt voor regionale en toekomstige langeafstandsvluchten.
• De brandstof wordt opgeladen door de tanks te vullen, een sneller proces dan het opladen van de batterijen.
• Heeft een hoger laadvermogen dan elektrische vliegtuigen, omdat het minder wordt beïnvloed door het gewicht van de brandstof.
• Richt zich op commerciële vluchten, privéjets en interregionale routes.

Elektrisch vliegtuig

• Aangedreven door oplaadbare elektrische batterijen.
• Klein tot middelgroot bereik, beperkt door de energiedichtheid van de batterijen.
• Heeft een lange oplaadtijd nodig, wat de frequentie van rotaties beperkt.
• Heeft een beperkt laadvermogen door het gewicht van de batterijen aan boord.
• Wordt voornamelijk gebruikt voor lichte vliegtuigen, luchttaxi’s of korte vluchten binnen steden.
  

Eenvoudig gezegd zijn waterstofvliegtuigen beter geschikt voor langeafstandsvluchten en voor commerciële groei, terwijl elektrische vliegtuigen momenteel zijn voorbehouden voor luchtmobiliteit op korte afstand.

Wat zijn de huidige voordelen en beperkingen van waterstofvliegtuigen?

Voordelen

• Geen directe emissies (alleen waterdamp)
• Uitstekende energiedichtheid van de massa
• Geschikt voor regionale en middellangeafstandsvluchten
• Compatibel met hernieuwbare productie

Huidige beperkingen

Ondanks het potentieel heeft het waterstofvliegtuig te kampen met grote obstakels:

• Niet-bestaande of beperkte wereldwijde infrastructuur: zeer weinig luchthavens zijn uitgerust.
• Complexe cryogene opslag: -253°C voor vloeibare waterstof.
• Veiligheid: waterstof is zeer ontvlambaar, waardoor zeer strenge normen nodig zijn.
• Hoge kosten: gespecialiseerde technologie en materialen zijn nog steeds duur.
• Gewicht en volume: tanks nemen meer ruimte in dan paraffine.
• Beperkte groene productie: de meeste waterstof ter wereld is nog steeds “grijs”.

Waterstofvliegtuigen hebben een uitstekend ecologisch potentieel, maar er moeten nog veel technologische en logistieke uitdagingen overwonnen worden.

Welke landen investeren in luchtvaart op waterstof?

Veel regeringen en fabrikanten over de hele wereld investeren fors in de ontwikkeling van waterstofvliegtuigen. Hier zijn de belangrijkste initiatieven per land:

• 🇫🇷 Frankrijk
  • Airbus ZEROe-programma
  • Ontwikkeling van het waterstof privévliegtuig Beyond Aero
  • Overheidssteun via het nationale waterstofplan
• 🇩🇪 Duitsland
  • Deelname aan het HY4-project
  • Investering door Lufthansa Technik
  • Nauwe technologische samenwerking met Airbus
• 🇺🇸 Verenigde Staten
  • Projecten waterstofmotoren bij Pratt & Whitney
  • Implementatie van modulaire oplossingen door Universal Hydrogen
  • Onderzoek naar koolstofarme luchtvaart bij Boom Supersonic
• 🇯🇵 Japan
  • Infrastructuurontwikkeling via Kawasaki Heavy Industries
  • Routekaart van de overheid voor waterstof in de regionale luchtvaart
• 🇬🇧 Verenigd Koninkrijk
  • ZeroAvia’s leiderschap in kleine waterstofvliegtuigen
  • Geavanceerd onderzoek bij Rolls-Royce
  • Financiering voor regionale projecten met lage emissies
    

Europa, de Verenigde Staten en Japan zijn momenteel de belangrijkste aanjagers van waterstofinnovatie in de mondiale lucht- en ruimtevaartindustrie.

De verschillende projecten voor waterstofvliegtuigen en privéjets

Veel professionals in de luchtvaartwereld onderzoeken dit alternatief voor het gebruik van paraffine. Met het doel van duurzame luchtvaart in zicht, komen verschillende projecten geleidelijk van de grond.

Zo hebben GE Aviation en Safran onlangs hun krachten gebundeld met Airbus om een motor op waterstof te testen.

En Beyond Aerospace, een lucht- en ruimtevaartbedrijf uit Toulouse dat in 2020 is opgericht, is van plan een privéjet op waterstof te ontwikkelen nadat het onlangs fondsen heeft geworven.

AEROAFFAIRES presenteert andere waterstofprojecten in de luchtvaartsector.

1. Airbus en zijn ZEROe-vliegtuigprogramma

Airbus werkt momenteel samen met verschillende motorfabrikanten om zijn vliegtuigen uit te rusten. Dit zijn onder andere Pratt & Whitney, CFM International, Safran en General Electric. Airbus onthult geleidelijk plannen voor waterstofvliegtuigen.

In het bijzonder met zijn 3 verschillende concepten genaamd ZEROe, voor nuluitstoot. Tegen 2035 wil de vliegtuigbouwer volledig op waterstof aangedreven, CO2-neutrale vliegtuigen in de lucht hebben.

Airbus is momenteel bezig met het testen van een A380. Tegen 2025 zal de vliegtuigbouwer een systeem hebben opgezet om een van de 4 motoren van het vliegtuig van waterstof te voorzien.

Op dit moment is de A380 op de testbank uitgerust met een 5e motor die op waterstof werkt. 4 tanks met in totaal 400 kg waterstof zijn dicht bij en aan de achterkant van het vliegtuig geplaatst om vloeibare waterstof te leveren aan de motor die wordt getest.

Volgens de vliegtuigbouwer zal het project “de specificaties van het waterstofaandrijvingssysteem definiëren, toezicht houden op de vliegproeven en de A380 voorzien van een testbank voor het testen van de waterstofmotor in de cruisefase”.

De 4 andere motoren onder de vleugels zullen normaal blijven werken tijdens de testfasen van de waterstofmotor.

Foto krediet : Airbus

2. Pratt & Whitney en zijn waterstofmotor

De Amerikaanse motorfabrikant kijkt al een tijdje naar waterstof. In 1957 opperde Pratt & Whitney voor het eerst de mogelijkheid om vliegtuigen op waterstof te laten vliegen. Het Amerikaanse bedrijf was een van de eersten die deze sector exploiteerde en de mogelijkheden van waterstof testte.

Tot op heden heeft Pratt & Whitney onthuld dat het werkt aan een nieuwe waterstofmotor die uiteindelijk vliegtuigen en privéjets zal aandrijven. Bovendien werkt het lucht- en ruimtevaartbedrijf al hand in hand met vliegtuigbouwers, met name Airbus.

Airbus levert ongeveer 35% van de motoren voor het Airbus A320 Neo model, evenals alle motoren voor het A220 model van de fabrikant. Het idee van Pratt & Whitney is om een motor te bouwen die vloeibare waterstof kan gebruiken ter vervanging van de paraffine die oorspronkelijk werd gebruikt.

Om nog een stap verder te gaan, is het bedrijf ook van plan om de waterdamp terug te winnen die tijdens het verbrandingsproces door de waterstof wordt geproduceerd. De toekomst van “Zero Emission” is in zicht!

3. Samenwerkingsverbanden om luchthavens uit te rusten met waterstof

Luchtvaartgiganten werken al samen om waterstofinstallaties op luchthavens aan te bieden. Dit is het geval met Air Liquide, Airbus en Vinci Airports, die hun krachten bundelen om de overgang naar duurzame luchtvaart te maken.

Ze hebben een tienjarenplan aangekondigd om luchthavens en andere faciliteiten van waterstof te voorzien. De eerste luchthaven die hiervan zal profiteren is Lyon-Saint Exupéry. In 2023 krijgt het distributiepunten voor waterstofgas.

In eerste instantie zal de waterstof worden gebruikt om grondapparatuur aan te drijven, zoals voertuigen op start- en landingsbanen en afhandelingsmachines.

Daarna, tot 2030, zullen deze distributiepunten worden gebruikt om vliegtuigen van vloeibare waterstof te voorzien.

AEROAFFAIRES: toegewijd aan duurzame luchtvaart

Sinds 1991 helpt AEROAFFAIRES haar klanten bij het huren van privéjets, met een duidelijke ambitie: comfort, prestaties en milieubewustzijn combineren.

• 100% koolstofcompensatie voor elke vlucht.
• Toegang tot 20.000 vliegtuigen wereldwijd.
• 120.000+ vervoerde passagiers met een klanttevredenheid van 4,9/5.

Wilt u meer weten over onze oplossingen voor verantwoord luchtvervoer of een vlucht boeken? Neem 24 uur per dag, 7 dagen per week contact met ons op, ook in het weekend en op feestdagen:

Frankrijk +33 (0)1 44 09 91 82 | VS +1845 373 3456 | VK +44 84 4986 0547

Vraag in een paar klikkeneen online offerte aan.