Flüssiger Wasserstoff gehört zu den Energieträgern, welche die Luftfahrt in den kommenden Jahrzehnten klimaverträglicher machen können. Bis emissionsarme Mittelstreckenflüge mit Wasserstoff fliegen können, müssen trotz aller erreichten Fortschritte noch einige physikalische Hürden genommen und neue Technologien entwickelt werden. Dieser Herausforderung stellen sich die Forscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) an der neu errichteten Testanlage für die Antriebe der Zukunft (Future Propulsion Test Facility; FPT).
Bild: DLR (CC BY-NC-ND 3.0)
Dass flugfähige Triebwerksbrennkammern mit 100 Prozent gasförmigem Wasserstoff sicher betrieben werden können, haben die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des DLR-Instituts für Antriebstechnik in Köln bereits 2024 umfangreich demonstriert. Der Weg des Wasserstoffs vom Tank in die Brennkammer, das sogenannte Distributions- und Konditionierungssystem, und die dafür erforderliche Komponententechnologie, sind hingegen weitestgehend unerforscht und voller Herausforderungen.
Verantwortlich dafür ist der flüssige Wasserstoff (englisch: Liquified Hydrogen, LH2): er braucht Platz, Druck und vor allem hat er es gerne kalt – extrem kalt! Der gasförmige Wasserstoff verflüssigt sich erst bei Temperaturen ab minus 253 Grad Celsius. Ingenieure sprechen hierbei von kryogenen Temperaturen. Diese Temperatur muss im Tank und dem gesamten Distributionssystem bis ins Triebwerk kurz vor der Brennkammer möglichst konstant gehalten werden. Und dies in jeder Phase eines Flugs. Ganz gleich ob auf Reiseflughöhe, bei minus 30 Grad Celsius Außentemperatur, oder auf dem Rollfeld von zum Beispiel Kuala Lumpur, bei plus 40 Grad Celsius.
Da keine luftfahrttaugliche Technologie am Markt verfügbar ist, besteht die Lösung dieses Problems in sogenannter „disruptiver Forschung“ des DLR mit Forschungspartnern aus anderen Fachbereichen. Tank, Pumpen, Distributionsnetz und Wärmetauscher müssen für den Einsatz in der Luftfahrt mit Wasserstofftemperaturen bis minus 253 Grad Celsius geplant, gebaut und unter kryogenen Bedingungen am Boden getestet werden. Hier beschleunigt das DLR die Neuentwicklung mit seiner Forschung und einer Testinfrastruktur für Wasserstoff unter luftfahrtrelevanten Einsatzbedingungen.
Der flüssige Wasserstoff benötigt auf seinem Weg vom Tank zur Flugzeugturbine einen Druck von bis zu 100 bar. Um diesen Druck zu erreichen, bedarf es spezieller Pumpen, die ebenfalls bei kryogenen Bedingungen von minus 253 Grad Celsius arbeiten. „In der Luftfahrtindustrie gab es nichts Vergleichbares. In der Schifffahrtindustrie aber schon“, beschreibt Projektleiter Christian Fleing, den Beginn der Zusammenarbeit mit der italienischen Firma Vanzetti, die über langjährige Erfahrungen in der Herstellung von Pumpen für maritime Anwendungen verfügt. Für die Kryotechnik brachte die Messer Group ihre Expertise mit ein.
„Unsere Versuche dienen dem Sammeln von Daten und dem Nachweis, dass das Konzept funktioniert. Damit haben wir den ersten Schritt auf einem langen Weg gemacht. Aber der erste ist der mitunter wichtigste Schritt“, ergänzt Fleing. Die im Februar 2026 durchgeführten Tests bewegen sich auf einem technischen Reifegrad Stufe 4 (Technical Readiness Level, TRL 4 ), also der Validierung von Komponenten, oder Prototypen in einem Laborumfeld. Die gemessenen Daten werden nun in Computersimulationen verwendet, anhand derer an der Skalierung des Systems gearbeitet wird. Die Skalierung ist die Anpassung des Versuchsmaßstabes an die tatsächlich in der Luftfahrt benötigte Größe.
„Mit den aktuellen Versuchen an unserer Future Propulsion Test Facility machen wir etwas, was in der Arbeit von Luftfahrtingenieuren selten geworden ist: wir optimieren keine bereits bestehende Technik, sondern erforschen die Konzeption und Auslegung einer neuen Technologie“, ordnet Prof. Florian Herbst, Leiter des DLR-Instituts für Antriebstechnik, das Forschungsprojekt ein.
Die im Oktober 2025 fertiggestellte Future Propulsion Test Facility wurde vom Projektträger Luftfahrt mit Mitteln aus dem Luftfahrtforschungsprogramm UpLift, des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWE) gefördert. UpLift dient der Erforschung von Technologien zur Erreichung des Zieles einer klimaneutralen Luftfahrt.
Quelle: https://www.dlr.de/de/aktuelles/nachrichten/2026/den-naechsten-schritt-gehen