Op 10 oktober waren NOVU-leden op bezoek bij AeroDelft, de makers van waterstofgedreven vliegtuigen. We kregen inzicht in de voor- en nadelen van waterstof, en welke er uitdagingen er zijn. Voldoende brandstof voor vragen en discussies.
Op de 14e verdieping van de faculteit Lucht en Ruimtevaart werden we warm ontvangen door Tycho Gunter. Hij vertelde dat AeroDelft jaarlijks uit 50 nieuwe studenten bestaat, in het gebouw zit van de TU Delft, en in principe onafhankelijk werkt. Er is een indrukwekkende lijst met partnerbedrijven en onderzoeksinstellingen. Het doel is om het eerste volledig op waterstof aangedreven vliegtuig in de lucht te krijgen. Bart Meenderman lichtte toe dat AeroSpace Innovation Hub @TU Delft partner is in AeroDelft en schetste de context.
Vliegen op waterstof - het principe
Een vliegtuig op waterstof heeft geen verbrandingmotor maar een electrische motor. De electriciteit wordt geleverd door een waterstoftank, omvormer en distributeur. Een waterstoftank in plaats van een grote en zware batterij zoals bij conventionele electrische voertuigen. Toch moet er toch nog een kleine batterij in voor het geval de waterstoftank geen electriciteit kan leveren. Want ook in dat geval wil je kunnen blijven navigeren, en daar heb je electriciteit voor nodig. De bedoeling is om de eerste generatie op waterstof in gasvorm te laten vliegen daarna op vloeibare waterstof. Waterstof wordt met zuurstof gemengd in een brandstofcel, wat electriciteit oplevert en alleen maar water uitstoot. Superschoon dus ten opzichte van fossiele brandstof, eb veel beter ten opzichte van biobrandstof.
De uitdagingen van een waterstofvliegtuig
Als je de oude motor eruit haalt en vervangt door een electrische motor, dan moet je ook het frame van het vliegtuig aanpassen. Want de gewichten en krachten op de motor aan de voorkant worden dan heel anders. De waterstoftank moet worden ingebouwd en van alle veiligheidsmarges voorzien. Waterstof in gasvorm is zeer brandbaar. Vloeibaar waterstof onder hoge druk (700 Bar) is extreem brandbaar en extreem koud (-253º Celcius). Als je dat op een normale temperatuur en druk wilt gebruiken moet je heel wat omzetten. Voordat je als eerste in Nederland (en Europa) toestemming krijgt om hiermee te vliegen ben je wel even verder. Deze nieuwe manier van vliegen vraagt ook om nieuwe user interface (boordnavigatie), want er zitten ook andere instrumenten en onderdelen in. Kortom: aan uitdagingen geen gebrek.
De oplossingen - hoe pakt AeroDelft dat aan?
Er werd een ‘zelfbouw’ pakket van een vliegtuigbouwer gekocht en daar werd de, ook ingekochtte, electrische motor ingezet. Twee passagiersstoelen eruit en de motor, waterstoftank en andere onderdelen erin. Nieuwe lichtgewicht motorframe aan de voorkant en een nieuwe aerodynamische neus. Principe opstellingen voor de waterstoftank, brandstofcel, drukverlopen en electronische onderdelen ontwerpen. Op maat gemaakte user interface. Als je al deze oplossingen hoort dan denk je: wat is er eigenlijk niet op maat gemaakt hiervoor? En voel je gelijk de enorme uitdaging die ze zijn aangegaan.
De prototypes - Waterstofvliegtuig 1.0
Nu volgde een bezoek aan het R&D lab. Van de belangrijkste onderdelen staan er werkende prototypes. Het vliegtuigje staat 1-op-1 te wachten in onderdelen voor gebruik. Van het vloeibare waterstoftankprincipe is een werkend schaalmodel gemaakt en succesvol getest op 9 mei dit jaar. De electromotor is ingekocht en staat klaar om ingebouwd te worden. De brandstofcel is ontworpen en gemaakt. Van de constructie zijn prototypes gemaakt en getest. Van de user interface wordt een prototype gemaakt en getest in het werkende vliegtuigje. Van de andere electrische onderdelen en (hogedruk) aansluitingen worden de onderdelen gemaakt en tegest. In de R&D hal zitten constant zo’n 8 tot 10 studenten tegelijk te werken. Echt een indrukwekkende teaminspanning.
De testvlucht - taxi-testen
Er schijnen zo’n 25 proefpiloten in Nederland te zijn en één daarvan vliegt voor AeroDelft. Ze hopen voor de zomer een ‘taxi-test’ te doen. Daarbij versnelt het vliegtuig tot tegen de opstijgsnelheid (250 tot 300 km/u) en daarna remt het weer af. Omdraaien en nog een keer, nog een keer en nog een keer. De tests omvatten de grondstabiliteit, het stuurgedrag, de rem-effectiviteit en andere systemen onder verschillende snelheden, van langzaam rijden op de taxibaan tot hogere snelheden op de startbaan. Daarvoor is wel toestemming van de Nederlandse overheid nodig, maar ze waren daar positief over bij AeroDelft. En eerlijk gezegd, als we naar de lijst projectpartners kijken, en naar de kennis en inzet van al deze studenten, dan hebben we er geen twijfel aan dat dit ook daadwerkelijk gaat lukken.
De borrel
Na deze enerverende rondleiding hebben we gezellig nagepraat met een drankje en borrelnootje in de kantine op de 14e verdieping. Met een adembenemend mooi uitzicht over het campusterrein van de TU Delft. Het was een erg interesante middag en rondleiding. Iedereen van AeroDelft en Aerospace Innovation Hub @TU Delft heel hartelijk dank voor jullie toelichting, enthousiasme en de toeweiding aan dit mooie project.