Veilig vliegen op vloeibare waterstof

3 minuten leestijd

NLR gaat dronevluchten uitvoeren met vloeibare waterstof als energiedrager in een volledig composieten tank. Een lichte oplossing zonder kans op metaalmoeheid. Daarmee zet NLR een nieuwe en veilige stap in de richting van een klimaatneutrale luchtvaart en draagt het bij aan de ambities van het Duurzame Luchtvaartakkoord en het daaraan gekoppelde Actieprogramma Hybride Elektrisch Vliegen.

professional RPAS drone operations

In het najaar van 2019 heeft NLR de HYDRA-1 laten vliegen met gasvormige waterstof als energiebron. De verbeterde opvolger staat inmiddels klaar: de HYDRA-2. Net zoals zijn kleinere voorganger is deze drone vooralsnog voorzien van een – voor voertuigen commercieel beschikbare – composieten waterstoftank. Maar om langer te kunnen vliegen wil NLR de gasvormige waterstof vervangen door zijn vloeibare vorm. Die aanpassing als voortstuwingsmiddel vergroot het bereik en duur van de vlucht. Dit maakt het een haalbare optie voor de commerciële luchtvaart.

Metaalmoeheid

Op dit moment worden tanks bedoeld voor opslag van vloeibare waterstof gemaakt van metaal of composiet met een metaal-liner. Denk daarbij aan toepassingen voor in ruimtevaartuigen. Dit levert voor de luchtvaart echter een grote uitdaging op. Hoewel de ruimtevaartindustrie nu overgaat naar herbruikbare varianten, werden deze voorheen namelijk slechts eenmalig gebruikt. Hierdoor werden de metalen onderdelen van de waterstoftanks nooit ontworpen om bestand te zijn tegen een veelvoorkomend metaalprobleem: vermoeidheid, een belangrijk ontwerpcriterium voor vliegtuigconstructies.
Metaalmoeheid treedt op wanneer een metalen voorwerp maar lang genoeg op en neer buigt – dat hoeft overigens niet eens heel veel te zijn – waardoor een haarscheurtje op de lange duur uitgroeit tot een breuk. Behalve gewichtsbesparing is dit een belangrijke reden om over te stappen op het gebruik van composiet materiaal. Dat geldt ook voor de tank om vliegtuigbrandstof in op te slaan.

Grote ambitie

Volgens Bert Thuis, afdelingsmanager ‘Structures Technology’ maakt de combinatie van vloeibaar waterstof als energiedrager en een volledig composieten tank het project complex: “Dit vraagt de inzet van verschillende technische expertises uit meerdere afdelingen binnen NLR waarbij we ook de samenwerking opzoeken met externe partijen. We gaan onderzoeken hoe we het huidige commerciële systeem kunnen herontwerpen en aanpassen om het geschikt te maken voor vloeibare waterstof. We gaan hierbij uit van opslag bij extreem lage temperaturen (-263 ℃) en relatief lage drukken (1 tot 4 bar). Daarna gaan we hiervan een prototype maken en testen. Ook zullen we de bestaande HYDRA-powertrain opnieuw beoordelen en mogelijk aanpassen. Maar bedenk ook dat het tanken van vloeibare waterstof nog geen vanzelfsprekendheid is. Dat vraagt om aanpassingen voor de noodzakelijke infrastructuur”.

Uiteindelijk zullen de nieuwe systemen in de drone worden geïntegreerd waarna de testvluchten kunnen plaatsvinden. “Vergeet overigens niet de certificatie en regelgeving. Deze blijven telkens weer van groot belang om op een veilige wijze de voorbereidingen en de vluchten met de drone uit te voeren”, benadrukt Thuis.

NLR streeft ernaar om een eerste vlucht met de HYDRA-2 en een tank gemaakt van metaal in combinatie met composiet in december 2021 uit te voeren. Daarna volgen uiterlijk in december 2022 de vluchten met de drone en een volledig composieten ‘Liquid Hydrogen’ LH2-tank.

Meer informatie

Voor meer informatie kunt u contact opnemen met Bert Thuis (bert.thuis@nlr.nl)of bekijk de Vaart in de luchtvaart pagina

Great Shark VTOL drone at NLR Drone Centre Marknesse

Laatste nieuws

NLR Marknesse - June 2018
NLR corporate

17 april 2025

Benoeming nieuw bestuur voor Koninklijke NLR

De Raad van Toezicht van NLR – Nederlands Lucht- en Ruimtevaartcentrum heeft Tineke van der Veen, Jan Lintsen en Martin Nagelsmit per 1 juni 2025[1] benoemd tot het nieuwe collegiale bestuur van de toegepast onderzoeksorganisatie. Hiermee nemen zij de verantwoordelijkheden over van de huidige algemeen directeur Michel Peters die met pensioen gaat. Een toenemende complexiteit […]
NLR corporate

09 april 2025

Welkom op onze nieuwe website

Welkom op onze nieuwe website Kom meer te weten over ons onderzoek en ontwikkelingen, gepresenteerd op een moderne en eigentijdse wijze. Onze experts werken dagelijks aan innovatieve projecten om de lucht- en ruimtevaart veiliger, duurzamer en efficiënter te maken. We delen hier onze kennis en ervaringen over onze projecten en onderzoeken, inclusief de achtergronden, ontwikkelingen […]
Duurzaamheid en Milieu

14 maart 2025

NLR en Cryoworld werken samen aan vliegen op vloeibaar waterstof

NLR heeft de ambitie om binnen afzienbare tijd een bemande vlucht op vloeibare waterstof uit te voeren. Om dit mogelijk te maken, zal NLR zijn elektrisch aangedreven onderzoeksvliegtuig, de Pipistrel Velis Electro, uitbreiden met een waterstof-aandrijflijn. In december 2024 nam NLR een belangrijke stap door een samenwerking aan te gaan met zepp.solutions voor de ontwikkeling van een […]