Rein mit Lithiumbatterien betriebene Flugzeuge können keine große Reichweite erzielen, während flüssiger Wasserstoff nur für Großflugzeuge geeignet ist! Ein Team der Fudan-Universität nutzt die Hochdruck-Wasserstoffspeichertechnik, um die unbesetzte Nische im Antriebsbereich von eVTOL zu erschließen.

Die Schwierigkeit der begrenzten Reichweite von Lithium-betriebenen Luftfahrzeugen überwinden und mit Wasserstoffenergie einen neuen Weg für die Luftfahrtantriebstechnik erschließen

Im Jahr 2012 kehrte Dr. HUANG Jun, der über mehr als zehn Jahre Erfahrung im Auslandsstudium und in der Berufstätigkeit im Ausland verfügte, aus Norwegen nach Shanghai zurück und trat in die Fakultät für Mechanik der Fudan-Universität ein. Vor seiner Rückkehr nach China war er an der Forschung und Entwicklung sowie der kommerziellen Umsetzung von kommerziellen Softwareprodukten wie EDEM und LedaFlow beteiligt. Kurz nach seiner Rückkehr wollte Dr. Huang das Inkubationsmodell aus Nordeuropa nachahmen und ein Modell aufbauen, das von der Kommerzialisierung angeführt wird, an dem Studierende teilnehmen und das die Zusammenarbeit zwischen Hochschule und Industrie verbindet. Er stellte jedoch schnell fest, dass das industrielle Umfeld in China sich grundlegend von dem Ökosystem in Nordeuropa unterscheidet: An nordeuropäischen Hochschulen herrscht eine gleichberechtigte Beziehung zwischen Lehrenden und Lernenden, und die Studierenden trauen sich, vor Ort zu gründen und Projekte umzusetzen. Zu jener Zeit hingegen bevorzugten die meisten chinesischen Studierenden einen Auslandsaufenthalt, und die Forschungsgruppen entwickelten sich zu „Trainingskursen für Auslandsaufenthalte“. Darüber hinaus war der akademische Kreis auf die Veröffentlichung von Forschungsarbeiten ausgerichtet, was die Umsetzung des Konzepts, technische Industrien auf der Grundlage von Hochschulen zu inkubieren, sehr schwierig machte.

Im Jahr 2015 wurde die Fakultät für Mechanik der Fudan-Universität in Fakultät für Luft- und Raumfahrttechnik umbenannt, und die Fachentwicklung verlagerte ihren Schwerpunkt auf die Luftfahrt. Obwohl Dr. Huang seinen Bachelor-Abschluss an der Harbin Institute of Technology absolvierte, studierte er Antriebstechnik und Druckbehälter und hatte nie zuvor Berührungspunkte mit der Luftfahrtbranche. Um sein Branchenwissen schnell zu erweitern und den Anforderungen der Fachumstellung gerecht zu werden, wählte er die einfachste Vorgehensweise: Er arbeitete in einem privaten Unternehmen, das Flugzeuge herstellte, nutzte die Abschlussarbeiten der Studierenden als Ansatzpunkt und ließ die Studierenden zwei Jahre lang in der Praxis mitwirken. So lernte er von Grund auf die gesamte industrielle Kette der allgemeinen Luftfahrt, die Entwicklung von ganzen Flugzeugen, die Lufttauglichkeitsprüfung und die tatsächlichen Schwierigkeiten der Branche kennen, was die Grundlage für seine späteren Forschungsarbeiten und industriellen Planungen legte. In den darauffolgenden Jahren legte Dr. Huang aufgrund familiärer Gründe und des Lebensrhythmus sowie des noch nicht ausgereiften Gründungsklimas seine Pläne zur industriellen Erkundung vorübergehend beiseite, widmete sich der Ausbildung von Studierenden, vertiefte sich auf dem Gebiet der numerischen Simulation und arbeitete stabil in der Hochschulforschung.

Der Wendepunkt der Branchenveränderungen trat im Jahr 2020 ein. Zu dieser Zeit erlebte die Wasserstoffenergieindustrie einen globalen Aufschwung, die kommerzielle Erkundung von Wasserstoffautos von Toyota wurde umgesetzt, und der chinesische Wasserstoffenergiesektor trat in ein blaues Fenster der Marktchancen ein. Externes Kapital nahm aktiv Kontakt zu dem Team auf und schlug eine Kooperationslösung vor, gemeinsam ein Unternehmen für Wasserstoffsysteme für Fahrzeuge zu gründen. Mehrere Dozenten der Fudan-Universität, einschließlich Dr. Huang, die über Erfahrung in Bereichen wie Brennstoffzellen, Verbundwerkstoffen und Wärmemanagement verfügen, beteiligten sich an dem Projekt mit ihrem Fachwissen und einem Teil ihres eigenen Kapitals. Diese Zusammenarbeit endete jedoch als negative Lehre für die Branche: Die von dem Kooperationspartner zugesagten Gelder wurden nie bereitgestellt, und sein tatsächliches Ziel war es lediglich, auf der Grundlage des Teams Talente und Industrieprojekte zu beantragen. Nachdem das Team die wahre Situation erkannt hatte, brauchte es mehr als ein Jahr, um die Zusammenarbeit mit dem kooperierenden Unternehmen zu beenden.

Diese turbulente Zusammenarbeit wurde zum entscheidenden Wendepunkt für die Umstellung des Teams. Aus den gemachten Lehren heraus erzielte das Team Einigkeit: Die Kerntechnologie und die Branchenerfahrung müssen unbedingt in eigener Hand liegen. Nach mehreren Runden der Branchenanalyse gab das Team schließlich das überfüllte Gebiet der Wasserstoffenergie für Fahrzeuge auf und wechselte zum spezialisierten Sektor der Wasserstoffenergie für die Luftfahrt. Zu dieser Zeit waren die Ziele der „Doppelten Kohlenstoffneutralität“ und die Niedrigflugwirtschaft bereits zu nationalen strategischen aufstrebenden Industrien aufgestiegen. Die meisten elektrischen Flugzeuge verwenden jedoch reine Lithiumbatterie-Antriebslösungen, die die Nachteile einer geringen Energiedichte, einer kurzen Reichweite und hoher Kosten während des gesamten Lebenszyklus aufweisen und die Anforderungen der Luftfahrt nicht erfüllen können. Die in der Luftfahrtindustrie verbreitete Technologie für kryogenen flüssigen Wasserstoff eignet sich nur für große Flugzeuge und ist überhaupt nicht für kleine Luftfahrzeuge mit einem Gewicht von unter einer Tonne anwendbar. Aus der Abwägung von Gewicht, Kosten und Energiedichte wird die Wasserstoffspeicherung unter hohem Druck zum einzigen praktikablen technischen Weg für kleine wasserstoffbetriebene Luftfahrzeuge. Druckbehälter sind wiederum das Gebiet, auf dem Dr. Huang seit vielen Jahren tätig ist, und es stimmt zudem mit seiner langjährigen Forschung auf dem Gebiet der Simulation und des industriellen Strukturdesigns überein.

Hinter der Wahl des Sektors stand die mehrfache Unterstützung durch Branchenkontakte, Industrietrends und die Richtlinien der Universität. Das Flugzeugherstellungsunternehmen, bei dem er früher Bachelor-Studierende bei ihren Abschlussarbeiten betreute, erhielt eine Finanzierung in Höhe von mehreren zehn Millionen Yuan; die ehemaligen Mitarbeiter dieses Unternehmens traten nach und nach in aufstrebende eVTOL-Unternehmen ein; und die Studierenden, die einst in der Flugzeugfabrik ihre Abschlussarbeiten absolvierten, kehrten nach ihrem Auslandsstudium nach China zurück, um zu gründen und sich ebenfalls der Forschung und Entwicklung von Niedrigflug-Luftfahrzeugen zu widmen. Die gemeinsame Entwicklung und der enge Austausch innerhalb des Kreises von Branchenkennern bestätigten dem Team die Marktlücke für Antriebssysteme im Niedrigflugbereich. Nach 2020 kühlte sich der Hype um das Auslandsstudium in China ab, die Studierenden legen bei der Berufswahl mehr Wert auf die Perspektive der realen Industrie, und der Pool an Talenten für die Kommerzialisierung der Forschungsgruppen an Hochschulen wird immer stabiler. Auf der Grundlage der Fachplattform der Fudan-Universität leitete Dr. Huang die Zusammenarbeit mit mehreren führenden inländischen eVTOL-Herstellern von ganzen Luftfahrzeugen, schloss die Machbarkeitsbewertung des Projekts für wasserstoffbetriebene Luftfahrtantriebe ab und begann offiziell mit der Forschung und Entwicklung sowie der kommerziellen Planung des Projekts. Im vergangenen Jahr wurde Dr. Huang in die erste Klasse des F-LAB Gründerprogramms für Wissenschaftler der Fudan-Universität aufgenommen. Bei der Eröffnungszeremonie erschien Rektor Jin Li persönlich und hielt eine Ansprache, in der er die Förderrichtlinien der Universität klarstellte, die die Umwandlung von Forschungsergebnissen der Dozenten und die Förderung der Kommerzialisierung von Hard-Technologien unterstützen, was das Vertrauen und die Richtung des Teams für das Gründungsprojekt weiter festigte.

Nach wiederholtem Austausch mit den Herstellern von ganzen Luftfahrzeugen entschied sich das Team schließlich für ein B2B-Geschäftsmodell: Es wird nicht an der Entwicklung von ganzen Luftfahrzeugen teilnehmen, sondern sich auf die Forschung, Entwicklung, Produktion und den Vertrieb von Wasserstoffantriebssystemen konzentrieren und sich als erstklassiger Kernlieferant für inländische eVTOL-Hersteller positionieren. Mit dem doppelten Ertragsmodell aus „kundenspezifischem Hardware-Vertrieb und technischen Mehrwertdienstleistungen“ bietet das Team seinen Kunden komplette Lösungen für Wasserstoffantriebe an und liefert gleichzeitig technische Dienstleistungen wie Simulationsdesign für Wasserstoffspeicherung und Anpassung und Einstellung von Antriebssystemen, um schnell in die industrielle Kette des Niedrigflugbereichs einzudringen. Um ungewisse Risiken wie Industrierichtlinien und Lufttauglichkeitsprüfungen der Zivilluftfahrt zu vermeiden, hat das Team eine stufenweise Umsetzungsplanung für das Projekt erstellt: Zuerst wird die technische Iteration im Sektor der Drohnen abgeschlossen, dann wird in den Kernsektor der eVTOL eingestiegen, gleichzeitig werden zwei Kanäle für die Lufttauglichkeitszertifizierung im In- und Ausland aufgebaut, um das Risiko eines fehlgeschlagenen Zertifizierungsverfahrens zu senken.

Zu Beginn des Projekts war geplant, die Kernverfahren als Geschäftsgeheimnis zu schützen und vorrangig die technische Umsetzung und die Produktion von Produkten voranzutreiben. Während der Auftragsfertigung und der Prototypenherstellung stellte das Team jedoch fest, dass es bereits Anzeichen von Nachahmung und Plagiaten in dem Sektor gibt. Um die technischen Barrieren zu stärken und Risiken im Zusammenhang mit geistigem Eigentum zu vermeiden, passte das Team seine Forschungs- und Entwicklungsstrategie entschlossen an, verlangsamte das Tempo der Massenproduktion, verzichtete auf die Veröffentlichung von öffentlich zugänglichen wissenschaftlichen Arbeiten und konzentrierte sich vollständig auf den Aufbau von geistigem Eigentum. Derzeit besitzt es mehrere Erfindungspatente für die Verarbeitung von Wasserstoffspeicherbehältern und die Luftfahrt-Wärmesteuerung sowie Urheberrechte für Simulationssoftware und hat ein vollständiges, abwehrbares technisches geschlossenes System aufgebaut.

Derzeit besteht das Team hauptsächlich aus Forschungs- und Entwicklungsmitarbeitern und verfügt über grundlegende Bedingungen für Forschung und Experimente. Für diese Runde plant es, eine Finanzierung von 5 bis 6 Millionen Yuan zu suchen. Die Mittel werden für die Entwicklung von Prototypen, den Aufbau der Lieferkette, praktische Szenariotests, die Abwicklung von Lufttauglichkeitsverfahren und die Erweiterung des Teams verwendet. Das Kooperationsmodell konzentriert sich auf die zielgerichtete Verbindung zur Kommerzialisierung, die Kooperationsformen sind flexibel, und vorrangig werden VC/PE-Beteiligungen sowie branchenerfahrene Fachkräfte mit eigenem Kapital als Partner aufgenommen. Das Team akzeptiert nur Beteiligungskooperationen mit tatsächlichem Geldeinsatz oder Technologieeinsatz und keine Kooperationsformen ohne vorherigen Kapitaleinsatz wie nominelle Beteiligungen mit tatsächlicher Kreditgewährung, Vermittlung von Politikprojekten, Nutzung von Standorten zur Untervermietung oder Begutachtung von Talenten.