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

28 juli 2025

Kennisinstellingen bundelen krachten voor integraal onderzoek  

Tien toonaangevende kennisinstellingen, waaronder Deltares, KNMI, Marin, NLR, RIVM, TNO, Wageningen Research, Naturalis, NFI en RCE, bundelen hun krachten bundelen hun krachten en realiseren in nauwe samenwerking DigiLab Toegepaste Kennis. Dit programma, ondersteund door het Ministerie van Economische Zaken, richt zich op het opzetten van een innovatieve, digitale onderzoeksfaciliteit. DigiLab Toegepaste Kennis vereenvoudigt uitwisseling van geavanceerde data, modellen, rekencapaciteit en algoritmen, en helpt zo kennisinstellingen bij het ontwikkelen van integrale oplossingen voor complexe, maatschappelijke vraagstukken.  

Veiligheid en Menselijke factoren

09 juli 2025

Effectiviteit van maximale vliegtijd en rustperioden voor bemanningsleden

NLR met zijn consortiumpartners hebben een uitgebreid onderzoeksproject afgerond naar de effectiviteit van de huidige EU maximale vliegtijd en rustperioden (flight time limitations) voor bemanningsleden. Het onderzoek, bekend als FTL2.0, had het doel om na te gaan of de huidige regels voldoende bescherming bieden tegen vermoeidheid onder bemanningsleden. De resultaten van dit onderzoeksproject hebben het begrip van vermoeidheidsrisico's in de commerciële luchtvaart verdiept en hebben de huidige regulerende aanpak geverifieerd.

Defensie en Veiligheid

02 juli 2025

Een nieuw hoofdstuk voor de Luchtmacht: 112 jaar geschiedenis en een sprong naar de toekomst

Gisteren vierde de Luchtmacht haar 112e verjaardag. Daarnaast verandert de naam van het Commando Luchtstrijdkrachten (CLSK) naar Commando Lucht- en Ruimtestrijdkrachten (CLRS). De naamswijziging betekent dat ruimtevaart zichtbaarder binnen de Nederlandse defensie wordt belegd. Voor NLR betekent deze sterke commitment van de Luchtmacht aan spacepower dat we de samenwerking verder kunnen versnellen, verbreden en verdiepen.