Im Projekt BeHyPSy forschen wir an der Entwicklung, Integration und Erprobung eines innovativen Antriebssystems für Ultraleichtflugzeuge basierend auf Wasserstoff als Energieträger. Das Antriebssystem wird in einem Labormuster demonstriert und validiert sowie die Skalierbarkeit aufgezeigt. Durch die im Labor bereits erlangten Erkenntnisse zum grundlegenden Design und zur Komponentenauslegung ist in diesem Forschungsvorhaben ein geeignet dimensioniertes Antriebssystem realisierbar.
Das Teilvorhaben der Helmut-Schmidt-Universität (HSU) ist die Auslegung und Schutzbetrachtung des elektrischen Energiesystems für den neuartigen Multistrang-Luftfahrzeugantrieb, basierend auf Wasserstoff als Energieträger, von der Konzeptionierung bis zur Integration und Systemvalidierung in der Flugzelle.
Zur Optimierung der Leistungsdichte und der Redundanz ist eine Architektur aus unabhängigen Leistungssträngen vorgesehen. Diese bestehen je aus einem Brennstoffzellenstapel, einem Leistungsflussregler und eienm Spannungssteller sowie einem Wicklungssatz eines Multi-3-Phasen-Elektromotors. Die HSU entwickelt im Vorhaben ein System von parallelen Leistungsflussreglern, sogenannten Motor-String-Power-Control Units (MSPC), und Spannungsstellern, sogenannten Motor-Control-Units (MCUs), welche auf die spezifischen Anforderungen der Antriebssystem-Architektur abgestimmt sind.
Im Vorhaben führt die HSU Entwicklungsaktivitäten aus, erstellt Funktionsmuster, baut einen power-Hardware-in-the-Loop Baugruppenteststand zur Validierung der Funktionsmuster auf und stellt den Partnern Funktionsmuster zur Verfügung. Die Entwicklungsaktivitäten umfassen, neben dem Hardware-Design der MCU und MSPC auch die Entwicklung innovativer Regelungs- und Schutzkonzepte für das Energiesystem des neuartigen Antriebsstranges. Ein Fokus der Entwicklungsaktivitäten wird die Synchronisierung der parallel arbeitenden Stränge in allen Betriebsbereichen sein. Um unterschiedliche MCU- und Systemarchitekturen und Regelungsansätze zu testen und ein geeignetes Designkonzept zu ermitteln, werden Modelle zur Simulation des Energiesystems des neuartigen Antriebskonzepts entwickelt und simuliert. Die Systemauslegung sowie die entwickelten Kontrollstrukturen werden auf einem Systemteststand validiert. Auch die Integration von Batterien oder Superkondensatoren als Pufferspeicher zur Lastspitzenreduktion werden seitens der HSU betrachtet.
Vor dem Hintergrund der anstehenden Herausforderungen zur Dekarbonisierung des Luftfahrtsektors, stellt das im Verbund zu entwickelnde Brennstoffzellen-elektrische Ultraleichtflugzeug einen Beitrag zur Erprobung der Technologie unter realistischen Bedingungen dar.
Projektlaufzeit 05/2024 – 07/2027
Projektleitung: Prof. Dr.–Ing. habil. Detlef Schulz
Kontakt: [email protected]
Projektverbund:
Fördergeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK), FKZ 20M2249D,
Fördervolumen Verbundprojekt ca. 4,6M€, davon Fördervolumen Teilprojekt HSU ca. 1,4M€
Letzte Änderung: 27. Februar 2025