Hydrogen-kerosene dual-fuel engine to reduce pollutant and CO2 emissions in general aviation

In order to counteract climate change, defossilization (i.e. moving away from fossil fuels) of the energy and transport sectors is of central importance. Electricity as an energy source is only of very limited use for aviation due to the difficulty of storing large amounts of energy (low energy density). In contrast, a chemical energy storage system based on renewables such as renewably produced hydrogen H2 has enormous advantages in terms of high energy density, thus very good storage at the airport as well as in the aircraft itself and during transport, and is also very interesting from an engine point of view: good efficiency; hardly any pollutants.

The energy conversion in a combustion engine is very attractive, as the requirements for the purity of the hydrogen are much lower compared to use in a fuel cell. The combustion engine also has clear advantages in terms of cooling, ease of service, level of mechanical development and service life. However, the USP is the design of the engine for dual-fuel capability (hydrogen and kerosene) and thus the best possible redundancy operation in the event of a fuel system failure as well as full operational capability of the aircraft in the event of supply difficulties for hydrogen at various airports in the initial phase. This facilitates the introduction of a new fuel and increases the attractiveness of the new drive system as well as the competitiveness of the manufacturer through universal applicability due to flexible operation with different fuels.
As part of this application, the development of a dual-fuel (hydrogen and kerosene) capable combustion engine for use in the general aviation segment (small aircraft) is therefore submitted.
The engine should have similar performance values ​​in hydrogen operation as the basic engine in kerosene operation, while at the same time significantly reducing pollutants and climate-damaging CO2 emissions. Furthermore, it should be possible to switch fuels during operation without disruption in order to meet all safety requirements. As part of the project, a functional dual-fuel engine will be built and optimized in detail; it will also provide data for a well-founded thermodynamic simulation calculation and optimization.

[Original text]
"Wasserstoff-Kerosin Dual-Fuel-Motor zur Absenkung des Schadstoff- und CO2-Ausstosses in der allgemeinen Luftfahrt"
Um dem Klimawandel entgegenzuwirken, ist eine Defossilisierung (also weg von fossilen Energien) des Energie- und Verkehrssektors von zentraler Bedeutung. Strom als Energieträger ist aus Sicht der schwierigen Speicherfähigkeit von großen Energiemengen (geringe Energiedichte) für die Luftfahrt nur sehr begrenzt zielführend. Dem gegenüber besitzt ein chemischer Energiespeicher auf regenerativer Basis wie regenerativ hergestellter Wasserstoff H2 enorme Vorteile in Hinblick auf hohe Energiedichte, damit sehr gute Speicherbarkeit am Flughafen als auch im Flugzeug selbst und beim Transport und ist auch aus motorischer Sicht sehr interessant: guter Wirkungsgrad; kaum Schadstoffe. 
Dabei ist die Energieumsetzung in einem Verbrennungsmotor sehr attraktiv, da die Anforderungen an die Reinheit des Wasserstoffs wesentlich geringer sind im Vergleich zum Einsatz in einer Brennstoffzelle. Auch bezüglich Kühlung, Servicefreundlichkeit, Entwicklungsstand der Mechanik und Lebensdauer besitzt der Verbrennungsmotor deutliche Vorteile. USP ist jedoch die Auslegung des Motors auf Dual-Fuel-Fähigkeit (Wasserstoff und Kerosin) und somit ein bestmöglicher Redundanzbetrieb bei Ausfall eines Kraftstoffsystems sowie volle Betriebsfähigkeit des Flugzeuges bei Versorgungsschwierigkeiten für Wasserstoff an verschiedenen Flughäfen in der Anfangszeit. Dies erleichtert die Einführung eines neuen Kraftstoffes und steigert die Attraktivität des neuen Antriebssystems sowie die Wettbewerbsfähigkeit des Herstellers durch die universelle Anwendbarkeit auf Grund des flexiblen Betriebs mit verschiedenen Kraftstoffen.
Im Rahmen dieses Antrages wird daher die Entwicklung eines Dual-Fuel (Wasserstoff und Kerosin) fähigen Verbrennungsmotors für die Anwendung im Segment der allgemeinen Luftfahrt (Kleinflugzeuge) eingereicht. 
Der Motor soll dabei im Wasserstoffbetrieb ähnliche Performancewerte wie der Basismotor im Kerosinbetrieb aufweisen bei gleichzeitig einer signifikanten Reduktion der Schadstoffe sowie des klimaschädlichen CO2-Ausstosses. Des Weiteren soll eine betriebsstörungsfreie Umstellung der Kraftstoffe im Betrieb möglich sein, um allen Sicherheitsanforderungen gerecht zu werden. Im Rahmen des Projektes wird ein funktionsfähiger Dual-Fuel Motor aufgebaut und detailliert optimiert, ebenso liefert er Daten für eine fundierte thermodynamische Simulationsrechnung und Optimierung.