Wasserstoff-Flugzeug der THWS wird modular
Klimaneutrales Fliegen ganz ohne schlechtes Gewissen – daran arbeitet ein Team der Fakultät Maschinenbau der Technischen Hochschule Würzburg-Schweinfurt (THWS) schon seit einigen Jahren. Damit die Forschung am THWS-eigenen Reisemotorsegler „Taifun 17 H₂“ weitergehen kann, haben die Ingenieure rund um Dekan Prof. Dr. Johannes Paulus kürzlich eine neue Förderung durch das Luftfahrtforschungsprogramm des Bundes erhalten. Gemeinsam mit dem auf Luftfahrt spezialisierten Ingenieurbüro Kasaero entwickelt das THWS-Team ein modulares elektrisches Brennstoffzellen-Antriebssystem, womit auch bestehende Flugzeuge der Ultraleichtflugklasse auf einen klimaneutralen Antrieb umgerüstet werden können.
Um den Übergang zum klimaneutralen Fliegen zu gestalten, investiert das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) einiges in das Projekt: Die gemeinsame Fördersumme beträgt knapp zwei Mio. Euro, davon entfallen rund 890.000 Euro auf die THWS. „Die Wirtschaftlichkeit des neuen Antriebssystems ist gegeben, da Betriebskosten und Wartungskosten geringer ausfallen als bei herkömmlichen Flugzeugantrieben“, betont Prof. Dr. Paulus. Mit dem aktuellen Forschungsvorhaben hat das Team bereits die zweite Förderung erhalten, um am „Taifun“ weiterzuarbeiten, worauf der Dekan durchaus stolz ist: „Da sind wir schon deutlich weiter als andere Hochschulen.“ Der „Taifun“ ist im aktuellen Zustand flugfähig: Der Antrag für eine Fluggenehmigung – „vorläufige Verkehrszulassung“ genannt – und die dafür notwendigen Nachweise werden seit einigen Monaten vom Luftfahrt-Bundesamt geprüft. Diese Bearbeitungszeit sei normal, so der Dekan, schließlich sei der Brennstoffzellenantrieb auch Neuland für die Aufsichtsbehörde. Bisher habe das Team auf dem Verkehrslandeplatz Haßfurt-Haßberge schon Roll-Tests gemacht. Das bedeutet: Gas geben bis zum Erreichen der Abhebegeschwindigkeit – „doch bevor die Räder den Kontakt zum Boden verloren haben, musste wieder abgebremst werden,“ berichtet Prof. Dr. Paulus. Sobald die Genehmigung da sei, seien nur noch wenige Tests nötig und der „Taifun“ könne noch in diesem Jahr zum ersten Mal abheben.
Kompakter, kleiner, leichter
Mit dem neuen Förderprogramm geht für das Team die Arbeit nahtlos weiter: „Wir wollen alles kleiner, leichter und adaptierbarer machen“, sagt Prof. Dr. Paulus. Denn ein modularisierter Antrieb könne von einer Vielzahl ähnlich konstruierter Leichtflugzeuge und für andere Nutzungen verwendet werden. Ein weiteres Ziel ist eine hohe Energiedichte, um die Reichweite des Reisemotorseglers zu erhöhen – was wiederum die Akzeptanz des neuen Antriebs steigern soll. „Das Leichtflugzeug hat einen zweifachen Antrieb – sowohl direkt elektrisch mit einer Batterie als auch mit Wasserstoff über eine Brennstoffzelle“, erläutert Prof. Dr. Paulus. „Die Brennstoffzelle dient dabei entweder als Range Extender oder als Booster.“ Damit lässt sich also die Reichweite vergrößern und die maximale Antriebsleistung steigern.
Um in den Bauraum von gängigen Flugzeugmotoren hineinzupassen und deren Gewicht zu unterbieten, muss der elektrische Brennstoffzellen-Antrieb nun kleiner und leichter werden, das funktioniert hauptsächlich über einen höheren Integrationsgrad der Leistungselektronik, welche zu Größen- und Gewichtseinsparungen führt, und über die Optimierung der Kühlsysteme. Durch die Optimierung des Zusammenspiels zwischen elektrischem Antrieb und Brennstoffzellenantrieb ergeben sich weitere Möglichkeiten zur Verbesserung der Flugeigenschaften und der Steigerung der Reichweite. All diese Effizienzsteigerungen ermöglichen es wiederum, die Pufferbatterie zu verkleinern, was sich positiv auf das Gesamtgewicht auswirkt.
Kernteam des „Taifun“
Die Arbeit wird also so schnell nicht enden für das Kernteam des „Taifun“: Wissenschaftlicher Mitarbeiter Jan Hußlein ist für den Teststand zuständig, mit dem die Brennstoffzelle des Flugzeugs am Boden getestet wird. Der wissenschaftliche Mitarbeiter Toni Schott arbeitet hauptsächlich am Antriebsstrang und der Integration des Antriebs in das Flugzeug. Masterand Sebastian Stenger entwickelt zurzeit eine mobile Wasserstoff-Tankstelle. Mit dem Strom aus der hauseigenen Photovoltaik-Anlage kann der benötigte Wasserstoff erzeugt und gespeichert werden. Laboringenieur Tom Wollin kümmert sich um die Umsetzung der Konstruktionen und die Montage. Der emeritierte THWS-Professor und Fluglehrer Martin Hansen hatte das Flugzeug mitkonstruiert und wird auch den Jungfernflug durchführen.
Weitere Drittmittelprojekte mit Industriepartnern befinden sich in der Anbahnung. Es werde bereits daran gearbeitet, die eingebaute Batterie leichter zu machen und ein innovatives Kühlkonzept für elektrische Komponenten zu entwickeln, ergänzt Prof. Dr. Paulus. Andere Nebenprojekte seien die Entwicklung eines leichteren leistungsfähigen Propellers, angepasst an den Antrieb durch einen Elektromotor, und auch der Tank sei noch zu schwer und werde optimiert. „Es gibt also noch genügend Projekte für die Zukunft – aber jetzt konzentrieren wir uns erstmal auf den Antriebsstrang.“
Wasserstofftechnik an der THWS
Seit dem Wintersemester 2020/21 gibt es den Bachelorstudiengang Wasserstoff- und Verfahrenstechnik an der THWS, der erste seiner Art in Deutschland. Vermittelt werden Fachkenntnisse aus den Bereichen Prozess- und Verfahrenstechnik, Thermodynamik, Physik, Chemie und Elektrochemie für die Einsatzbereiche Anlagenplanung, -bau und -betrieb, Verfahrenstechnik, Brennstoffzellentechnik sowie die Erzeugung, Speicherung und Nutzung von Wasserstoff. Seit Mai 2026 verfügt die Fakultät Maschinenbau mit dem Wasserstoff-Technikum außerdem über ein dezidiertes Gebäude am Standort Schweinfurt für Forschung und Lehre im Bereich Wasserstoff. Das Gebäude verfügt über Seminarräume und speziell eingerichtete Labore, die für die Arbeit mit Wasserstoff mit einer Reihe von Sicherheitsvorkehrungen ausgestattet sind.
Weitere Informationen zum Bachelorstudiengang Wasserstoff- und Verfahrenstechnik
Über die THWS
Die Technische Hochschule Würzburg-Schweinfurt (THWS) zählt zu den größten Hochschulen für angewandte Wissenschaften in Bayern und steht seit ihrer Gründung im Jahr 1971 für hervorragende Lehre und angewandte Forschung. Mit rund 9.200 Studierenden, einem breit gefächerten Angebot von mehr als 60 Studiengängen sowie zwei Promotionszentren deckt die THWS ein weites Spektrum ab, das von Technik über Wirtschafts- und Sozialwissenschaften sowie Sprache bis hin zu Gestaltung reicht. Die THWS ist nicht nur regional in Franken und Bayern verwurzelt, sondern auch stark international ausgerichtet, was sich in zahlreichen Kooperationen und Austauschprogrammen weltweit und nicht zuletzt in einem vielseitigen englischsprachigen Studienangebot widerspiegelt.
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