Electrochemical Compressor for Hydrogen AIrcraft Refill (2021)

Beschrijving

Inleiding

Voor het verduurzamen van de luchtvaart wordt gekeken naar de toepassing van waterstof als luchtvaartbrandstof. Deze waterstofbrandstof moet op enige wijze aan boord worden gebracht, al dan niet door compressie van gasvormig waterstof. Proton Technologies ontwikkelt elektrochemische waterstofcompressoren die bewezen energie-efficiënter zijn dan de huidige compressietechnologieën. Echter, de vliegmarkt is onbekend terrein voor Proton Technologies en is het dan ook onbekend waar de kansen liggen voor elektrochemische waterstofcompressie en hoe deze kansen eruit zien.

Doel

Het doel van deze haalbaarheidsstudie is het in beeld brengen van de kansen voor elektrochemische waterstofcompressie binnen de luchtvaart en hoe deze kansen eruit zien. Daarnaast is er ruimte voor het ontwerpen en beproeven van componenten van deze compressor.

Werkwijze

Het project is opgedeeld in 6 werkpakketten, waarbij het 6de werkpakket de rapportage betreft. In het 1ste werkpakket werd een bureaustudie gedaan naar de markt en de te verwachten specificaties voor de luchtvaart. Deze specificaties zijn in werkpakket 2 voorgelegd aan de industrie en eventuele eindgebruikers van de waterstofcompressoren. Met de terugkoppeling van deze partijen en de specificaties is vervolgens een ontwerp gemaakt welke voldoet aan één van de kansen en zijn er principeproeven gedaan. Naast deze praktische uitvoering is er in werkpakket 4 een SWOT-analyse gemaakt waarbij we voor de teruggekoppelde specificaties van werkpakket 1 en 2 mechanische compressie en elektrochemische compressie vergelijken. In werkpakket 5 kijken we ook doelgericht naar de veiligheidseisen waaraan een compressor moet voldoen wil het geaccepteerd worden binnen de luchtvaart. De verwachting was namelijk dat er binnen de luchtvaart aanvullende veiligheidseisen en richtlijnen zijn waarmee rekening moet worden gehouden met het ontwerp van de compressor.

Locaties

• Proton Technologies, Catharina van Rennesplein 31, 6952 BP, Dieren, Nederland
• NLR, Voorsterweg 31, 8316 PR, Marknesse, Nederland

Resultaat

Conclusies

Tijdens het opstellen van de specificaties kwam er vroeg naar voren dat de commerciële luchtvaart naar alle waarschijnlijkheid niet op gasvormige waterstof zal gaan vliegen, maar op vloeibare waterstof. Wanneer er wordt gekeken naar de kleinere propeller-aangedreven vliegvaart met 10 zitplaatsen is er een kans. Deze technologie staat echter nog in de kinderschoenen en vooralsnog gaat de aandacht uit naar electrisch vliegen, waarna er op een later moment wordt gekeken naar een waterstof range extender. Wanneer er gekeken wordt naar de onbemande luchtvaart, drones, is er veel meer interesse in waterstof. De drone-markt, zelf ook nog in ontwikkeling, ziet potentie in het vliegen op waterstof. Met name het verkorten van de herlaadtijd, de vergroting van het bereik, het vergroten van pay load zonder direct groter te moeten en de geluidsloze werking worden gezien als winstfactoren. De economische factoren zoals aanschafkosten, gebruikskosten en onderhoudskosten van de elektrochemische waterstofcompressor komen in zijn total cost of ownership lager uit dan die van mechanische compressoren waardoor er een ideale uitgangssituatie voor elektrochemische waterstofcompressie ontstaat. De uitkomsten van het marktonderzoek blijken ook uit onze SWOT-analyse waar de karakteristieken van elektrochemische waterstofcompressie ten behoeve van de drone-markt in uitblinken ten opzichte van mechanische waterstofcompressie.

Aanbevelingen

In navolging van dit haalbaarheidsonderzoek ligt het in de lijn van verwachting om een prototype compressiesysteem te gaan ontwikkelen specifiek voor de drone-markt.

Actueel

Deze haalbaarheidsstudie is in maart 2022 afgerond.