Aktuální vydání

celé číslo

07

2020

Řízení distribučních soustav a chytrá města

Měření a monitorování prostředí v budovách a venkovním prostředí

celé číslo

První letadlo poháněné energií z palivových článků vzlétlo

V úterý 7. července 2009 vzlétlo z letiště v Hamburku první pilotované letadlo na světě poháněné energií z palubního systému palivových článků. Pokusný letoun s označením Antares DLR-H2 (obr. 1) vyvinuli odborníci Německého střediska pro letectví a kosmonautiku DLR (Deutsches Zentrum für Luftund Raumfahrt) společně s odborníky partnerských firem Lange Aviation GmbH, BASF Fuel Cells GmbH (SRN) a Serenergy S/A (Dánsko) v rámci projektu ELBASYS, vypsaného Spolkovým ministerstvem pro hospodářství a techniku (BMWi).
 
Letoun Antares DLR-H2 vychází z koncepce osvědčeného motorového kluzáku Antares 20E s rozpětím křídel 20 m a elektrickým pohonem, který firma Lange Aviation GmbH již několik let úspěšně vyrábí ve svém závodě v Zweibrückenu. Hlavní rozdíl proti standardnímu provedení spočívá v tom, že elektrický proud pro hnací jednotku, skládající se z výkonové elektroniky, motoru a vrtule, dodávají palivové články používající jako palivo vodík a kyslík. Aby pokusný letoun unesl jak palivové články i potřebnou zásobu vodíku, jsou pod zesílenými nosnými plochami letounu zavěšeny přídavné erodynamické gondoly. Protože každá z nich může pojmout přídavnou zátěž o hmotnosti až 100 kg, museli odborníci z Ústavu pro aeroelasticitu DLR upravit konstrukci letounu s ohledem na její odolnost proti aeroelastickým jevům. Pokusný letoun Antares DLR-H2 s pohonem na bázi palivového článku dokáže při vodorovném letu vyvinout rychlost až asi 170 km/h a má dolet asi 750 km při době letu pět hodin.
 
Palivové články pro letoun Antares DLR-H2 vyvinul Ústav technické termodynamiky DLR ve spolupráci s firmami BASF Fuel Cells a Serenergy S/A. Jde o moderní nízkoteplotní palivové články s elektrolytem na bázi polymeru (Polymer Electrolyte Fuel Cell – PEFC), které standardně pracují při provozních teplotách nižších než 100 °C. Vodík se v článcích mění v přímé elektrochemické reakci s kyslíkem ze vzduchu na elektrickou energii. Vedlejším produktem této reakce je pouze voda. Samotný motorový kluzák tedy nevypouští za letu žádný CO2. Kompaktní blok palivových článků je umístěn v gondole pod levým křídlem a nádrž na stlačený vodík s kapacitou 2 nebo 4,9 kg vodíku je zavěšena pod křídlem pravým (obr. 2). Blok palivových článků dodává elektrický výkon až 25 kW, letoun Antares ale potřebuje při přímém letu výkon jenom zhruba 10 kW.
 
Palivové články pracují s účinností asi 52 % a celková účinnost pohonu letounu Antares DLR-H2 od nádrže na vodík až po vrtuli včetně je až 44 %. To je přibližně dvojnásobek účinnosti běžných pohonů se spalovacími motory, kdy se pro pohon využívá jenom asi 18 až 25 % primární energie paliva (kerosinu). Pro letoun Antares byla ve spolupráci s odbornou vysokou školou v Bernu také navržena zcela nová koncepce spojení palivových článků s regulační výkonovou elektronikou a elektromotorem pohonu, která zaručuje velkou účinnost a spolehlivost při minimálních nákladech na provoz a údržbu.
 
Pro velká dopravní letadla nepřicházejí palivové články jako primární zdroj energie pro pohon zatím v úvahu. Podle odborníků z DLR by se však velmi brzy mohly uplatnit v komerční letecké dopravě jako pomocné napájecí jednotky (Auxiliary Power Unit – APU) dodávající elektrickou energii palubním systémům pro provozní i nouzové účely. Hlavní přínos pokusného letounu Antares DLR-H2 spočívá proto v tom, že poskytuje odborníkům možnost zkoumat chování palivových článků v reálných podmínkách za letu, přičemž cílem je zavést používání palivových článků v širším měřítku ve veřejné letecké dopravě.
 
[ –: DLR-Motorsegler Antares hebt in Hamburg mit Brennstofzelle ab. Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, informace pro tisk, 7. června 2009.]
Kab.
Obr. 1. Pokusný letoun Antares DLR-H2 ve vzduchu (Foto: DLR)
Obr. 2. Plnění nádrže letounu Antares DLR-H2 stlačeným vodíkem (Foto: DLR)