De Delftse studenten die het vliegtuig eigenhandig bouwden en nog dit jaar de lucht in zullen sturen, hopen vurig van wel.

In 2018 stootte de Nederlandse transportsector volgens het CBS 26 miljard kilogram CO2-equivalenten aan broeikasgassen uit. En ongeveer de helft daarvan (49 procent) kwam voor rekening van de luchtvaart. Alle reden om die luchtvaart – die tot de pandemie een stormachtige groei doormaakte en dus ook steeds meer broeikasgassen ging uitstoten – onder handen te nemen en groener te maken. Maar hoe doe je dat? Studenten van de TU Delft hebben daar uitgesproken ideeën over. Ze zien een grote toekomst voor het waterstofvliegtuig dat geen schadelijke stoffen uitstoot. En ze deinzen er niet voor terug om aan te tonen dat zo’n vliegtuig er écht voor kan zorgen dat we over enkele decennia zonder schuldgevoel in het vliegtuig stappen.

Prototype
Het studententeam – dat opereert onder de naam AeroDelft – heeft eigenhandig al een prototype van een waterstofvliegtuig gebouwd: Phoenix PT. Het prototype moet nog dit jaar – na testvluchten op batterijen en gasvormige waterstof – een vlucht op vloeibare waterstof maken. Het vliegtuig zou op 1 kilogram vloeibare waterstof 500 kilometer af moeten kunnen leggen. Het is met een spanwijdte van 5,7 meter en een gewicht van 50 kilogram nog niet geschikt voor passagiers. Maar het is dan ook de opmaat naar meer.

Na een hopelijk succesvolle testvlucht op vloeibare waterstof in het najaar van 2021 hopen de studenten in de zomer van 2022 al een aanzienlijk grotere versie van het prototype te onthullen dat plaats biedt aan twee mensen en met een grotere tank gevuld met gasvormige waterstof wel 2000 kilometer ver moet komen. En weer twee jaar later hopen de studenten dan een vergelijkbaar vliegtuig aangedreven door vloeibare waterstof te onthullen. Want dat is waar ze uiteindelijk naartoe willen, zo vertelt Koen den Hertog, partnershipmanager bij Aerodelft. “Waterstof kan op twee manieren opgeslagen worden, namelijk in gasvormige of in vloeibare vorm. Voor dat eerste geldt dat het onder hoge druk opgeslagen moet worden, waardoor de opslagtank erg stevig en dus zwaar moet zijn. In vliegtuigen wil je elke kilo kunnen besparen, vandaar dat wij met AeroDelft het uiteindelijke doel hebben om op vloeibare waterstof te vliegen.” Maar dat brengt uitdagingen met zich mee, en daarom werkt het team daar stapsgewijs naartoe. “Voor vloeibare waterstof is een veel minder zware tank nodig, maar moet de waterstof wel enorm koud zijn. Omdat actieve koeling veel energie kost, moeten er slimme oplossingen komen om de vloeibare waterstof vloeibaar te houden.” En daar wordt door AeroDelft hard aan gewerkt.

Revolutie
Het idee van een waterstofvliegtuig is natuurlijk niet nieuw. “Er is al eerder met geëxperimenteerd, en nog steeds worden er nieuwe systemen bedacht en testen gedaan,” stelt Den Hertog. “Maar er heeft nog niemand een succesvol vliegtuig op vloeibare waterstof ontwikkeld.” Want hoewel er her en der wel gespeeld wordt met het idee van vliegen op waterstof, is er op dit moment gewoonweg een partij nodig die hard bewijs levert dat het kan. “We hopen dat als bedrijven en overheden zien dat een groep studenten dit op vrijwillige basis voor elkaar kan krijgen ze zelf ook meer gaan investeren.”

Een andere manier om duurzaam te vliegen: op zonne-energie. In 2016 voltooide dit door zonne-energie aangedreven vliegtuig – Solar Impulse – een reis om de wereld. Een prachtig avontuur. Maar AeroDelft ziet toch echt meer in waterstof. “Zonne-energie is lastig in de luchtvaart,” stelt Den Hertog. “Om genoeg vermogen te krijgen heb je een enorm oppervlak aan zonnepanelen nodig. Voor Solar Impulse was dit nog te doen; hun vliegtuig was zeer licht en efficiënt, en vloog niet op hoge snelheden; er was maar 6 kW aan vermogen nodig. Een Boeing 747 is echter bijna 200 keer zwaarder dan het Solar Impulse-vliegtuig, en om dat gewicht de lucht in te krijgen heb je enorm veel vermogen nodig, veel meer dan kan worden opgewekt met zonnepanelen. Waterstof kan meer vermogen leveren voor hetzelfde gewicht, en dit maakt het veel geschikter voor toepassingen in de luchtvaart, waar ontwerpers blij zijn met elke kilogram die bespaard kan worden.” Afbeelding: © Solar Impulse / Stefatou / Rezo.ch.

Lange weg te gaan
Dat er nog een lange weg te gaan is, staat vast. Technologisch gezien moeten er nog de nodige slagen gemaakt worden. En ook op beleidsniveau moet er nog werk verzet worden. “Op dit moment is het niet toegestaan om met vloeibare waterstof te vliegen in Nederland,” vertelt Den Hertog. “Wij werken nauw samen met verschillende partijen om hier verandering in te brengen, en de regels en resultaten die uit dit proces komen zullen deel uitmaken van nieuwe wetgeving die Nederland hard nodig heeft.” Zo hoopt AeroDelft ook op dat gebied de weg vrij te maken voor de komst van het waterstofvliegtuig.

Interesse
Maar zitten de betrokken partijen daar ook echt op te wachten? “Jazeker!” stelt Den Hertog. “Er is enorm veel interesse in vloeibare waterstof. Vorig jaar heeft Airbus hun eigen waterstofproject aangekondigd. Ook zie je dat er vanuit overheden interesse is; zij zien ook dat de luchtvaart duurzamer moet.” En ook luchtvaartmaatschappijen kijken geïnteresseerd toe. “Maar voor hen is het conceptueler; voordat we op grote schaal op vloeibare waterstof vliegen zijn we waarschijnlijk wel een paar decennia verder,” stelt Den Hertog.

Andere beleving
Voor de eerste passagiers die dan in het waterstofvliegtuig stappen, zal de reisbeleving toch wel even anders zijn dan ze gewend zijn. Zo zit een rechtstreekse vlucht naar een verre bestemming er waarschijnlijk – in ieder geval in de beginjaren – niet in. “Totdat de technologie ver genoeg is doorontwikkeld zullen we inderdaad zien dat het economisch gezien vooral zin heeft voor korte tot middellange afstanden. Voor de langeafstandsvliegtuigen is met de huidige technologie een waterstofsysteem te zwaar, en dus te duur, wat betekent dat voor lange vluchten tussenstops gemaakt moeten worden om bij te tanken.” Daartegenover staat dan weer wel dat de reis natuurlijk een stuk groener is en ook in een ander opzicht waarschijnlijk een stuk prettiger is dan nu. “Er is een ander, onverwachts, voordeel van vliegen op waterstof: het is veel stiller. De waterstof wordt omgezet in elektriciteit, en de voortstuwing komt van elektromotoren. Die laatste maken een stuk minder geluid dan de traditionele brandstofmotoren, wat maakt dat je lekkerder in het vliegtuig zit.”

Hier zie je het waterstofvliegtuig dat de studenten van de TU Delft ontwikkeld hebben. Het is een klein prototype, dat nog geen ruimte biedt aan bemanning en/of passagiers. Afbeelding: AeroDelft.

Toekomst
Wanneer passagiers voor het eerst in zo’n stil vliegtuig plaats kunnen nemen, is lastig in te schatten. Het kan in theorie snel gaan, wanneer de luchtvaart de motivatie weet te vinden om te verduurzamen. “Maar op dit moment is het niet realistisch om te verwachten dat een groot deel van de luchtvaart over tien jaar op waterstof zal vliegen,” denkt Den Hertog. “Ten eerste moet daarvoor nog enorm veel ontwikkeld worden, niet alleen op technisch gebied, maar ook bijvoorbeeld op het gebied van infrastructuur en regelgeving. Veel regels rondom waterstof in een vliegtuig bestaan gewoon nog niet, en de infrastructuur die nodig is om de enorme hoeveelheden waterstof te verkrijgen en transporteren bestaan ook nog niet. Maar ten tweede praten we over de luchtvaart, waar ontwikkelingen erg langzaam gaan, vanwege de grote investeringen die nodig zijn. Gemiddeld duurt het zo’n tien jaar voordat een nieuw vliegtuig ontwikkeld is, en tegen de tijd dat luchtvaartmaatschappijen hun vloot vervangen hebben door deze nieuwe toestellen zijn we weer tien jaar verder.” Maar er zijn wel manieren denkbaar om de logge luchtvaart in een stroomversnelling te brengen. “Als er maar genoeg druk vanuit de samenleving komt en de politiek ook daadwerkelijk harde actie gaat ondernemen om klimaatverandering tegen te gaan moet het met voldoende investeringen mogelijk zijn om de vernieuwing van de vloot enorm te versnellen.”

Het is voor nu toekomstmuziek. Maar wel een deuntje waar AeroDelft nu al de toon voor wil zetten. Dit jaar zullen alle ogen dan ook gericht zijn op hun prototype dat aangedreven door vloeibare waterstof het luchtruim moet kiezen. “Wij hopen te laten zien dat dit goed mogelijk is, en daarmee een revolutie in de luchtvaart te ontketen.”