Das Leben auf der Erde zu verbessern, ist der wichtigste Antrieb der Forscherinnen und Forscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR). Sie arbeiten unter anderem daran, dass Flugzeuge in Zukunft weniger Lärm verursachen, eines Tages mit Kerosin aus Sonnenergie fliegen und durch effizientere Turbinen weniger Schadstoffe ausstoßen. DLR-Forscher verbessern nicht nur die Mobilität in der Luft sondern auch am Boden, so dass wir, zum Beispiel mit Elektrofahrzeugen, schnell und umweltschonend ans Ziel kommen. Auch der deutsche ESA-Astronaut Alexander Gerst, der im Mai 2014 für sechs Monate zur ISS aufbricht, wird mit zahlreichen Experimenten zum Beispiel in der Biologie und Medizin einen Beitrag für ein besseres Leben auf der Erde leisten.
Mehr Windenergie durch bessere Rotoren und Rotorblätter
Windenergie wird zu einer immer wichtigeren Säule der Stromversorgung. Mit dem Know-How aus der Luftfahrt konnten DLR-Wissenschaftler seit 2012 bereits viele Forschungsprojekte im Bereich der Windenergie zum Thema Rotor und Rotorblätter anstoßen und Projektmittel, sogenannte Drittmittel, von über 20 Millionen Euro einwerben. 2014 startet im DLR unter anderem das Projekt WindMUSE, in dem neuartige Windkraftanlagen und ihr Verhalten – zum Beispiel bei unterschiedlichen Wetterbedingungen – im Computer simuliert werden können. Mit solchen Simulationsprogrammen können Forscher den Einfluss verschiedener Parameter in den Anlagen berechnen und vor allem am Beginn von Entwicklungsarbeiten den Aufbau von aufwändigen und teuren Testanlagen vermeiden. In der Windenergieforschung plant das DLR zudem den weiteren Ausbau der Testinfrastruktur. Auf diesem Gebiet kooperiert das DLR mit dem Fraunhofer IWES und ForWind im Forschungsverbund Windenergie.
Im Projekt SOLAR-JET arbeitet derzeit eine Forschergruppe aus DLR, ETH Zürich, Bauhaus Luftfahrt, Shell Global Solutions sowie dem Beratungsunternehmen ARTTIC an der Herstellung von Flugzeugtreibstoff aus Sonnenlicht, Wasser und Kohlenstoffdioxid. Im Gegensatz zu herkömmlichem Kerosin, das aus Erdöl hergestellt wird, basiert der alternative Treibstoff auf fast unbegrenzt zur Verfügung stehenden Ressourcen und kann so in Zukunft einen entscheidenden Beitrag zur Nachhaltigkeit und Versorgungssicherheit des Luftverkehrs leisten. Um die komplexen Vorgänge innerhalb des Solarreaktors genauer zu verstehen, simulieren die Forscher des DLR-Instituts für Verbrennungstechnik die Kerosin-Herstellung im Computer und können dabei auf langjährige Erfahrungen im Bereich der Entwicklung sowie Analyse alternativer Brennstoffe für den Luftfahrtsektor zurückgreifen.
Wasserstoff aus Wind- und Sonnenenergie durch PEM-Elektrolyse
An windreichen Tagen erzeugen Wind- und Solarkraftanlagen mehr Strom als im Netz verbraucht wird. Mit Power to Gas-Anlagen kann der überschüssige Strom in Form von Wasserstoff gespeichert werden. Diese Kopplung an Wind- und Solarkraftanlagen birgt neue Herausforderungen an Elektrolyse-Anlagen: Bei starkem Wind müssen sie schnell betriebsbereit sein, wird der Strom im Netz gebraucht, müssen die Betreiber schnell drosseln können. Das DLR forscht auf diesem Gebiet an PEM-Elektrolyseuren (Protonen Austausch Membran), die innerhalb von Minuten in den Volllastbetrieb hochfahren können. Zudem können die PEM-Anlagen mit demselben Energieeinsatz zirka zwanzig Prozent mehr Wasserstoff erzeugen als bisherige Elektrolyseure. Der Vorteil des so erzeugten Wasserstoffs: Er kann im Verkehr als Treibstoff zum Beispiel im Brennstoffzellen-Auto eingesetzt werden und ermöglicht so ein klimaneutrales Autofahren. Hierzu wird in Stuttgart ein Elektrolyse-Teststand mit einer Leistung von 50 Kilowatt aufgebaut. Unter realistischen Bedingungen, das heißt bei dynamischem Hoch- und Herunterfahren, untersuchen die Wissenschaftler am DLR-Institut für Technische Thermodynamik die Degradation der Materialien und arbeiten an einer längeren Haltbarkeit. Die Forscher begleiten diese Untersuchungen durch computergestützte Modellsimulationen, wodurch sie ihre Ergebnisse für größere Anlagen und eine längere Betriebszeit hochrechnen können. Darüber hinaus wird in 2014 das DLR mit seiner Forschung auch den Aufbau der Power to Gas-Anlage von E.ON Hanse in Hamburg weiter begleiten. Ende 2014 wird hier erstmals eine PEM-Anlage im Megawattbereich den Betrieb aufnehmen und Erdgas ins kommunale Gasnetz einspeisen.
Quelle: DLR