Het Koninklijk Nederlands Lucht- en Ruimtevaartcentrum (NLR) heeft een testfaciliteit geopend voor duurzame aandrijflijnen voor vliegtuigen.

Op de locatie Marknesse, in de Noordoostpolder, opende NLR op vrijdag 28 november officieel de Energy to Propulsion Test Facility (EPTF). Dit is een faciliteit waar bedrijven – van startups en mkb-bedrijven tot grote spelers in de luchtvaart – hun innovaties op het gebied van duurzamer vliegen kunnen testen. Daarbij gaat het met name om nieuwe technologieën voor de voortstuwing van vliegtuigen, met in deze fase speciale aandacht voor waterstof-elektrisch.

Belangrijke brandstof

Waterstof wordt gezien als een belangrijke brandstof voor het duurzaam maken van de luchtvaartsector. Als gas kan de energiedrager worden verbrand in een (daarvoor aangepaste) straalmotor, maar op dit moment gaat de meeste aandacht uit naar de waterstof-elektrische route: waterstof gaat in een rijtje brandstofcellen, die er elektriciteit mee opwekken. Vervolgens drijft die stroom elektromotoren aan die de propellers van een vliegtuig laten draaien.

Veilig en betrouwbaar opslaan

Maar bij die aanpak zijn er nog talloze vraagtekens. Hoe ziet de ideale aandrijflijn er bijvoorbeeld uit? Hoe sla je vloeibaar waterstof veilig en betrouwbaar op in een vliegend vliegtuig?

‘Voor vloeibare waterstof met er gekoeld worden tot minus 253 °C – bijna het absolute nulpunt, en dat brengt aanzienlijke technische uitdagingen met zich mee. Wat gebeurt er met aandrijfonderdelen en materialen onder zulke extreme omstandigheden?’, zegt Paul Arendsen, hoofd van de afdeling Structures and Evaluation, en initiatiefnemer binnen NLR van de EPTF-faciliteit in een persbericht. ‘En hoe gedragen lichte, composieten opslagtanks zich bij die temperaturen? Daar moet nog veel onderzoek naar worden gedaan.’

Breder inzetbaar

De eerste tests zijn al gedaan in de nieuwe faciliteit EPTF, met een aandrijflijn op basis van brandstofcellen die waterstof omzetten in elektriciteit. Maar de testlocatie is veel breder inzetbaar, benadrukt Arendsen. ‘We hebben het met opzet breed gehouden. Men kan hier net zo goed komen testen met aandrijving op andere energiebronnen, zoals methanol of ammoniak. En naast brandstofcellen is de faciliteit ook geschikt om directe verbranding te onderzoeken, in kleine gasturbines.’

Testopstelling voor project Hydrogen Fuel Cell Power Train Demonstrator (HyPoTraDe*). Foto: NLR

Klotsschotten

Tijdens de officiële opening staat in een hoek van de hal een opvallend apparaat rustig op en neer te bewegen. Het is een hexapod, het onderstel van een voormalige flight simulator van NLR, die nu een tweede bestemming heeft gekregen. ‘We gebruiken hem om de effecten van vloeibare waterstof in opslagtanks te testen’, zegt Arendsen. ‘Straks in een vliegtuig zal de vloeibare waterstof ook flink heen en weer klotsen. Daardoor verdampt het sneller, maar hoe snel? En in zo’n tank komen klotsschotten te zitten; wat is hun effect precies? Dat soort dingen onderzoeken wij hier. Je kan er trouwens ook een hele brandstofcel op zetten.’

Gloednieuwe opslagtank

Ander opvallend onderdeel van de EPTF-faciliteit is een enorme witte kolom die buiten naast de hal staat. Het is een gloednieuwe opslagtank voor 40.000 liter vloeibare waterstof. Arendsen: ‘Dit zijn tankhoeveelheden waterstof, die je nodig hebt om brandstofcellen uitgebreid te kunnen testen, of om de nieuwe meetinstrumenten te ijken die worden ontwikkeld om de vloeistofstromen van waterstof – bij het tanken bijvoorbeeld – te meten.’ Op dit moment koopt NLR de vloeibare waterstof in, op termijn wil het een kleine, eigen productiefaciliteit voor waterstof bouwen.

Veiligheid centraal

De EPTF is de eerste faciliteit in Europa waar waterstof als energiedrager voor de luchtvaart integraal kan worden onderzocht, en die ook toegankelijk is voor externe partijen. Veiligheid staat hierbij centraal. Bij juist gebruik is waterstof niet gevaarlijker dan andere brandstoffen. De EPTF-faciliteit is uitgerust met uitgebreide veiligheidsmaatregelen. Zo is de centrale hal heel open ontworpen, met een dak van stevig doek waartussen grote ventilatieopeningen zitten, en wanden die eenvoudig kunnen worden weggeschoven.
 

Openingsbeeld: Dit bewegende platform onderwerpt een tank vol vloeibare waterstof aan verschillende bewegingen, om te zien hoe de tank zich gedraagt. Foto: NLR