Project H2

Projekt

Entwicklung eines Wasserstoff-Antriebs für eine schweizer Lightwing AC4

Die Vision von Cellsius ist es, Flugzeuge in Zukunft klimaneutral, effizient und nachhaltig betreiben zu können. Dafür wird im Cellsius Project H2 an einem alternativen Wasserstoff-Antriebsstrang geforscht, der in Zukunft ein Kleinflugzeug antreiben wird!

  • 2 h +

    Unser Wasserstoffantrieb soll einen Reiseflug von über zwei Stunden ermöglichen.

  • 250 km +

    Unser Antrieb erlaubt es, über 250 km weit zu fliegen.

  • 0g CO2

    Ein Wasserstoffflugzeug emittiert kein schädliches CO2.

Umsetzung

Umsetzung

Unser Antriebsstrang besteht aus sehr vielen Komponenten, die zusammen ein Flugzeug in die Luft bringen können.

Damit dies Realität wird, entwickeln wir ein Grossteil unserer Komponenten, auf unsere Anforderungen massgeschneidert, selbst.

So reichen unsere Entwicklungen von der Auslegung der Drucktanks, zur Entwicklung eines eigenen

Hochleistungs-Inverter bis hin zum eigenen Elektromotor.

Systemaufbau

Das System

Unser einzigartiger Antriebsstrang besteht aus vielen technischen Submodulen, welche alle geordnet zusammenarbeiten müssen, damit unser Flugzeug abheben kann. 

Gerne stellen wir die Komponenten, welche verbaut werden, kurz vor: 

Motor

Power: 75 kW
Weight: 7 kg

Battery

Capacity: 5.8 kWh
Voltage: 648 V
Battery Power: 30 kW

Fuel Cell

Nom. Power: 65 kW
No. Plates: 280
Weight: 68 kg

Pressure Tanks

Pressure: 700 bar
Content: ~8 kg H2

Das Flugzeug

Unser neuartiger Antrieb wird in einer schweizer Lightwing AC4 verbaut werden. Damit dieser perfekt Platz findet, werden Modifikation an der Flugzeugzelle vorgenommen. 

Die Leistung unseres Antriebs wird optimal auf die der AC4 angepasst.

Brennstoffzellensystem

Das Herzstück unseres Antriebsstrang stellt eine 65 kW Wasserstoffbrennstoffzelle dar. Sie liefert die für einen Flug nötige Energie aus Wasserstoff.

Tanksystem

Der Wasserstoff wird in mehreren Drucktanks mit 700 bar an Bord des Flugzeugs mitgeführt.  Dies erlaubt uns eine Flugzeit von bis zu 2.5 Stunden zu erreichen.

Pufferbatterien

Um Leistungsspitzen beim Start oder einem Go-Around abzufedern, verbauen wir ein modulares Batteriesystem mit einer Gesamtkapazität von 5.8 kWh. Die Batterien werden flüssigkeitsgekühlt und können im Flug von der Brennstoffzelle wieder aufgeladen werden.

Motor

Zentral, um unser Flugzeug abheben zu lassen ist ein effizienter und leistungsstarker Elektromotor. Um unseren Anforderungen optimal gerecht zu werden, wird der Radialflussmotor von uns, in Partnerschaft mit e+a , selbst ausgelegt und hergestellt. 

Leistungselektronik

Für den Betrieb eines Wechselstrommotors mit Batterien und einer Brennstoffzelle, ist ein Inverter und ein DC/DC-Wandler unumgänglich. Beide werden von uns selbst entwickelt, damit sie perfekt zu unserem Motor, unserer Batterie und Brennstoffzelle passen.

Zeitstrahl

Zeitstrahl

22.12.2022
ABB Weihnachtsessen

Mit Freude durften wir die ABB an ihrem Weihnachtsessen 2022 bei uns im Hangar in Dübendorf wilkommen heissen.

12.12.2022
Ankunft Testcontainer

Nach langer Planung ist endlich unser dritter Schiffscontainer in Dübendorf angekommen. Er wird verwendet um eine sichere Testumgebung für unser Wasserstoffsystem zu schaffen

6. Mai 2022
Starts der Subtests

Obwohl noch sehr viele Sensoren und andere Komponenten irgendwo zwischen Produktion und Lieferung feststecken, konnten wir am 5. Mai einige Tests durchführen, um zum Beispiel einmal die Kühlpumpe mit verschiedenen Signalen anzusteuern. Weitere Tests werden im Verlaufe der nächsten Wochen folgen.

25. April 2022
Aufbau des Teststands

An einem sonnigen Frühlingsmorgen haben wir draussen vor dem Hangar unser Metallgerüst für den Teststand aufgebaut. Mithilfe der Aluprofile und der Nutplatten von Item können wir später sämtliche Komponenten direkt befestigen und sind trotzdem noch sehr flexibel, wenn es kleine Änderungen geben sollte.

8. April 2022
Review 3

In der längeren Zeit zwischen Prüfungsphase im Februar und Review 3 haben wir grosse Fortschritte gemacht. Der aktuelle Stand ist, dass sämtliche Komponenten im Hangar oder zumindest einmal bestellt sind und dass wir schon bald bereit sind die ersten Tests durchzuführen. Der grösste Punkt, der uns nun noch beschäftigen wird, ist die Software und die Regelung.

1. April 2022
Simulationen auf Gamma Technologies

Die sensible Membran der Brennstoffzelle verlangt ganz genaue Werte von Temperatur, Massenstrom und Druck der Luft und des Wasserstoffs in der Brennstoffzelle. Um diese Werte zu erhalten, haben wir einen digitalen Zwilling auf Gamma Technologies erstellt, wobei dieses Modell später benutzt werden kann, um die verschiedenen Regler mithilfe von Simulink auszulegen.

10. März 2022
Design der Hauptsteuereinheit

Für die Regelung und Steuerung unseres Systems haben wir uns entschieden, eine eigene Hauptsteuereinheit zu entwickeln. Wir haben also angefangen auf einem professionellen Programm eine Leiterplatine auszulegen und konnten diese nach mehreren Wochen endlich in die Fertigung schicken. Die Bestückung und das Testen wird in nächster Zeit folgen.

1. März 2022
Komplettes CAD Assembly

Einer der wichtigsten Meilensteine war in unserem Fall das komplette Assembly unseres Systems in einer möglichst kompakten Form. Obwohl das System noch nicht in ein Flugzeug eingebaut wird, ist es uns trotzdem wichtig, das Ganze so kompakt wie möglich zu gestalten. Nach mehreren herausfordernden und zeitaufwendigen Iterationen sind wir glücklich über das Endresultat.

14. Dezember 2021
Review 2

Auch im Review 2 konnten wir die Zuschauer wieder auf den aktuellen Stand des Projekts bringen. Beide Module haben seit dem letzten Review wieder viele neue Erkenntnisse gewonnen und konnten am Flugzeug und am Brennstoffzellensystem weitere theoretische oder praktische Fortschritte erzielen. Weitere Informationen sind in unserem Blogpost zu finden.

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5. Dezember 2021
EH-Group als Partner

Wir sind stolz darauf zu verkünden, dass das Schweizer Unternehmen EH-Group, welches in Nyon stationiert ist, eine Partnerschaft mit uns eingegangen ist. Das junge Unternehmen produziert Brennstoffzellen und entwickelt auch komplette Systeme. So können sie uns mit ihrem Know-How bei unserem Vorhaben bestens unterstützen. 

5. November 2021
Review 1

Am Freitag Morgen, dem 5. November, fand der Review 1 des neuen e-Sling Projekts statt. Die zwei Module, Wasserstoff und Flugzeug, mussten in einer je 20-minütigen Präsentation ihre Fortschritte der letzten Monate präsentieren. Anschliessend durfte von allen Anwesenden Fragen gestellt werden. Die Präsentationen fliessen schliesslich in die Endnote des Fokusprojekts ein.

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20/21. Oktober 2021
Hydrogen Expo Bremen

Für zwei Tage besuchte eine Gruppe von Fokusstudenten von e-Sling die Wasserstoff-Expo in Bremen. Sie konnten dort wichtige Kontakte knüpfen und sich die eine oder andere Unterstützung von grösseren Industriepartnern sichern.

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2. Oktober 2021
RollOut Event e-Sling

Über 200 Personen besuchten den RollOut des e-Sling Teams 2020/21. Darunter waren Sponsoren, Gönner, Familienmitglieder, Teammitglieder und Supporter. Nebst der grossen Enthüllung des Flugzeugs waren die Rede von Dominic Gisin und die Flugverlosung definitiv ein Highlight.

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21. September 2021
Start Fokusprojekt

Bereits am ersten Tag des neuen Semesters sassen wir als neues Fokus-Team zusammen und hatten unsere erste Sitzung. Es wurden Aufgaben zugeteilt, Ziele formuliert und erste Strategien erläutert. Die ersten Kontakte wurden bereits geknüpft und man fühlte sich langsam richtig wohl im Team!