Gesundheit: Ein Haifisch lernt fliegen

Eine Brennstoffzelle bringt einen Haifisch zum Fliegen. Klingt nach einem interessanten Experiment. Wissenschaftlern vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) ist es zusammen mit Partnern aus der Industrie gelungen – zumindest für 25 Sekunden. Über eineinhalb Jahre wurde am Institut für Technische Thermodynamik des DLR in Stuttgart und bei der Berner Firma „Smart Fish“ an einem Hai gebastelt. Seine Maße: sechs Kilogramm schwer und knapp über einen Meter lang. Nicht gerade furchteinflößend. Das war aber auch nicht das Anliegen der Entwickler. Die Ingenieure von „Smart Fish“ wollten neue Erkenntnisse für ihr revolutionäres Flugzeugmodell gewinnen. Sie planen ein kleines, bemanntes Flugzeug in Haiform, das mehr Raum für Passagiere und Fracht bietet als bisherige vergleichbare Flugzeugmodelle. Der „Hy Fish“ soll dahin ein erster, kleiner Schritt sein.

Den Wissenschaftlern vom DLR dagegen ging es mehr um das Innere des „Hy Fish“. Ein komplettes Brennstoffzellensystem sollte in seinem kleinen Bauch Platz finden. Deswegen auch die erste Silbe des Namens: „Hy“ für Hydrogen, der englische Begriff für Wasserstoff.

In einer Brennstoffzelle wird über eine kontrollierte Knallgasreaktion Energie gewonnen. Wasserstoff und Sauerstoff reagieren miteinander zu Wasser, allerdings getrennt durch einen Elektrolyten – weshalb es nicht zu einer Explosion kommt. Es werden nur über einen elektrischen Leiter Elektronen ausgetauscht, was die Brennstoffzelle zur Stromquelle macht. Besonders aus ökologischen Gesichtspunkten ist die Energieerzeugung über Brennstoffzellen interessant. So kann Wasserstoff aus erneuerbaren Energieträgern wie Wasser und Biomasse gewonnen und der Sauerstoff direkt aus der Erdatmosphäre zugeführt werden. Zudem laufen Brennstoffzellen emissionsfrei und geräuscharm.

Doch bisher dachten Ingenieure beim Thema Brennstoffzelle nur in größeren Dimensionen: Es ging um Raumfähren, U-Boote und Autos „Wir wollten jetzt zeigen, dass auch ein kleines Brennstoffzellensystem leistungsstark sein kann“, erklärt Till Kaz, Ingenieur am DLR-Institut für Technische Thermodynamik.

Dafür entwickelten die Wissenschaftler ein Brennstoffzellenmodul mit einem Gewicht von gerade mal drei Kilogramm – und das inklusive eines Wasserstofftanks für 200 Liter. Sie erreichten dies durch einen möglichst einfachen Aufbau und den Einsatz von Materialien wie Aluminium und Carbonfasern. Und das Wichtigste: Das kleine System erzeugt trotzdem ein Kilowatt elektrische Leistung. Immerhin genug zum Betreiben eines Staubsaugers.

Doch warum wurde das System gerade an einem Flugobjekt getestet? „Wir wollten die Leistungsfähigkeit von Brennstoffzellen unter besonderen Herausforderungen demonstrieren“, sagt Kaz. Denn nur ein leichtes Brennstoffzellensystem, das wenig Volumen verbraucht und den mechanischen Beanspruchungen eines Fluges standhält, könne „Hy Fish“ durch die Lüfte gleiten lassen.

Ende März war es dann so weit: der Jungfernflug der Brennstoffzelle. Und der kleine „Hy Fish“ hob erfolgreich ab, wenn auch nur kurz. Für 25 Sekunden gleitete er über neblige Wiesen im Berner Oberland. In den kommenden Wochen sollen längere Flüge folgen. Im Mittelpunkt der zukünftigen Entwicklung steht für die Wissenschaftler vom DLR allerdings nicht in erster Linie der Antrieb für Flugzeuge. „Wir denken an kleine, mobile, leistungsstarke Stromerzeugungsgeräte“, sagt Kaz. Langfristig könnten sehr kleine Brennstoffzellen sogar Batterien ersetzen.

Auch für ein System, wie es im Hy Fish verwendet wurde, ergäben sich breite Anwendungsmöglichkeiten. So könnten damit Wohnmobile, Rasenmäher oder Baustellen mit Strom versorgt werden. „Auch ein Antrieb für Elektroboote wäre denkbar“, sagt Kaz. Dann hätte der Haifisch doch noch seinen Weg zum Wasser gefunden.