Wasserstoff vs. andere Treibstoffe

24 thoughts on “Wasserstoff vs. andere Treibstoffe”

1. Habe mit den Gedanken gerade selbst ein bisschen gerechnet.

   Die Falcon Heavy wiegt (voll ohne Nutzlast) das 1,99 fache der Delta IV Heavy. Im LEO trägt sie das 2,2 fache an Nutzlast, im GTO aber nur das 1,88 fache.

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   1. Ist genau das was ich sage. Die Physik kann man nicht wegdiskutieren und nicht ignorieren.

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2. Eine vermutlich dumme Frage die nur indirekt mit dem obrigen Thema zu tun hat. Was passiert wenn man einen Teil des Wasserstoffs und Sauerstoffs gegen Wasser austauscht? Könnte man damit bei gleichem Schub (aber schlechterem ISP) das benötigte Tankvolumen reduzieren? Die Wassereinspritzung aber nur für die ersten km, vielleicht bis 10km. Dann Rein aus LOX/H2. Der Wassertank wäre vermutlich so billig zu Produzieren das man über einer Wiederverwendung nicht nachdenken braucht. (Würde natürlich auch mit anderen Treibstoffkombinationen gehen). Oder habe ich da jetzt einen Denkfehler und es währe im besten Fall ein Nullsummenspiel?

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   1. Wasser liefert keine Energie ist nur Ballast.

      Es gibt das Konzept des Triergolen Triebwerks also eine Antriebs mit drei Komponenten. Eine Variante davon ist es während der Startphase Kerosin zu verbrennen, damit senkt man die Gravitationsverluste und gewinnt rasch Geschwindigkeit und später schaltet man auf Wasserstoff um. Der Vorteil ist theoretisch zu beweisen, aber in der Praxis ist es technisch zu aufwendig.

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3. Es ist schade das man die Kosten mangels Daten nicht mit betrachten kann. Kein kostenbewusster LSP würde Wasserstoff als Treibstoff in die engere Wahl nehmen ist mein Eindruck. Zu mindestens wenn man hauptsächlich in den LEO startet. Mal abgesehen das Wasserstoff technologisch sehr anspruchsvoll ist.

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   1. Wobei rund 30 Jahre lang hat man Primär auf Wasserstoff (in Kombination mit Festoffbooster) gesetzt. Jetzt ist der Trend Methan. Primärer Grund vermutlich weil besser zu handhaben. Aber vielleicht ist man in ein paar Jahren auch beim Wasserstoff so weit das man den ausreichend Problemlos handhaben kann. In Bereichen ausserhalb der Raumfahrt gilt Wasserstoff ja als das Wundermittel. Mal mit Sinn mal ohne, aber auf jeden fall wird viel Geld darein gesteckt. Da wird einiges an technologien abfallen Wasserstoff gut handhabbar zu machen. Speziell im Bereich Leckkagen bei Ventilen und ähnlichem.

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      1. Wasserstoff scheint in vielen Bereichen kontrovers zu sein. Es schwankt zwischen voll geil, das Beste seit geschnitten Brot und unwirtschaftlich, viel zu teuer hin und her.

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         1. Kontrovers ist er vor allem da wo Elektrischer Strom Direkt oder Via Akku alternativen sind. Das ist bei einer Rakete kein Thema.

            Wasserstoff ist als Energieträger auf jeden fall billiger als Methan (wenn man von einer Produktion aus Strom ausgeht). Er ist eben nur ziemlich doof vom Handling her.

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            1. Wasserstoff ist vor allem toll wenn man die Kosten außer acht lässt. Ob man 2x Falcon Heavy für den selben Preis starten kann wie eine Ariane 64? Falcon 9 2x gegen Ariane 62? 2x Falcon Heavy gegen Delta IV Heavy?

            2. Wasserstoff als Treibstoff spielt bei den Startkosten keine Rolle, selbst wenn er teurer als Kerosin oder Methan wäre, weil die Treibstoffkosten nur einen Bruchteil (um 1 %) der Startkosten eines normalen Trägers ausmachen.

            3. Wobei bei einer Wiederverwendbaren Rakete einerseits der Treibstoffverbrauch steigt, dazu je gerniger die Startkosten um so höher der Treibstoffanteil am Startpreis. Leider finde ich auf Anhieb keine Preise für Flüssigen Wasserstoff oder flüssigen Methan. Aber bei der benötigten Menge ist das schon ein Kostenfaktor.

               Wenn Perplexity mir das gerade richtig zusammengewüfelt habe möchte Elon das Starship für 10 Milionen Dollar startren, davon sind 900000 Dollar Treibstoffkosten.

            4. Den größten Anteil an den Treibstoffkosten macht bei der Ariane der Feststoffbooster aus. Bei der 5 haben beide Booster zusammen etwa $4,5 Mio gekostet. Ist allerdings ein Schnäppchen verglichen mit den SLS-Boostern. Northrop bekommt dafür pro Stück $290 Mio laut fool.com.

4. Ich frage mich was beim Apollo Programm von den Kosten her die beste Lösung gewesen wäre. Saturn V, eine reine Kerosin Rakete, eine reine Wasserstoff Rakete oder was dazwischen. Ich hege halt die Vermutung dass Wasserstoff nur so lange toll ist solange man die Kosten der Technik nicht mit einbezieht. Das die Kosten des Treibstoffs keine Rolle spielt stimmt doch nur dann wenn man nicht oft fliegt. Mehr Starts und der Anteil der Technik an den Startkosten sinken und der Anteil des Treibstoffs nimmt zu. Bis man wie beim Flugzeug trotz hoher Kosten für Technik die Treibstoff Kosten überwiegen.

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   1. Ich frage mich warum Du so wenig recherchiert, denn warum die Saturn so gebaut wurde ist hinlänglich bekannt und kann leicht gefunden werden.

      Ich hege die Vermutung das Du es Dir ganz einfach machst. Es gibt nur Entweder/Oder also Wasserstoff ist teuer und LOX/Kerosin ist billig. Du schaust Dir ein nicht repräsentatives Beispiel an, ignorierst alle Bedingungen warum der Vergleich nicht repräsentativ ist und fertig ist dein Urteil.

      Würdest Du z.B. beim Vergleich die vom selben Provider gestarteten Ariane 5 ECA / Ariane 5 ES oder Ariane 5 ECA / Sojus STK vergleichen so wäre das Ergebnis ein ganz anderes.

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5. Die Kostenfrage ist dann wieder eine andere Baustelle.

   Mir ist nie aufgefallen das du bei diesen Raketen Treibstoff Blogposts die Kostenfrage nicht behandelst. Dabei dürfte das neben der Frage was hinten rauskommt mit entscheidend für die Wahl des Treibstoffs sein. Ich dachte das liegt an den mangelden Quellen und habe dir das Apollo Programm als gut dokumentiert für eine solche Betrachtung vorgeschlagen.
   Ich habe gar nicht in Erwägung gezogen das dich diese Frage nicht interessiert.
   Dir muss allerdings klar sein dass ohne die Kostenfrage derartige Betrachtungen unvollständig und deine Schlussfolgerung deshalb möglicherweise falsch ist.

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   1. Es geht um Grundlagen der Raketentechnik. Ich habe eine ganze Sektion darüber auf der Website, aber etwas alt und nicht durch Simulationen abgesichert. Das dient auch dazu Leuten wie Dir noch Grundlagen zu vermitteln.

      Die Kosten sind immer die eines Gesamtsystems und sie sind immer abzuwägen gegen den Nutzen. Da gibt es keine einfache Antwort. Es gibt extrem teure Stufen/Triebwerke mit Wasserstoff und es gibt auch solche mit Kerosin. Es hängt immer von einer konkreten Umsetzung ab. Daher kann man eine Kostenfrage nicht generell beantworten, das machen nur Leute, die es sich gaaaanz gaaanz einfach machen.

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   2. Kein Wunder, denn über die Kosten wurde kaum etwas gesagt. So ziemlich das Einzige was man erfährt ist der Startpreis der kompletten Rakete. Es ist schon eine Ausnahme, wenn mal die Kosten für Triebwerke oder Booster genannt werden.

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      1. Wenn die Triebwerke zugekauft werden wie es bei den Amis üblich war kann man schon sagen was es gekostet hat.
         Treibstoffe nur nach ihren physikalischen Eigenschaften zu beurteilen hat nichts mit der Praxis zu tun. Dafür gehört die Kostenfrage mit rein und der Aufwand die Technologie wirklich zu beherrschen. Die Chinesen werden nicht umsonst mit ihren lagerfähigen Treibstoffen rum gurken. Es erspart ihnen einen Haufen Kopfschmerzen. Mir ist klar dass es aufwendig ist das ganze Thema wirklich zu behandeln. Es wurden wahrscheinlich ganze Bücher darüber geschrieben. Aber es komplett unter den Tisch fallen zu lassen macht den Post ziemlich irrelevant.

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         1. Was an dem Wort „Grundlagen“ hast Du nicht verstanden?

            Kauf Dir ein beliebiges Buch über Raumfahrt oder Raketentechnik und schau mal wie viel Da von den Kosten die Rede ist.

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6. Du denkst es gehören nur die physikalischen Eigenschaften von Treibstoffen zu den Grundlagen der Raketen Technik? Ich würde sagen mit diesen Grundlagen kommst du nicht weit. Gerade das Beispiel mit der Saturn V zeigt das du mit diesen Grundlagen diese Rakete nicht erklären kannst. Wenn dein Blogpost korrekt wäre müsste Saturn V eine reine Wasserstoff Rakete sein. Was sie offenbar nicht war.
   Ich bin absolut der Meinung das du nicht deutlich genug gemacht hast das deine Schlussfolgerung nur auf dem Papier richtig ist und das bei den tatsächlichen Entscheidungen der Raumfahrt Unternehmen welchen Treibstoff sie einsetzen die Sache ein bisschen anders aussieht.

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   1. Dann ergänze das doch!

      Nicht immer Forderungen stellen, sondern aktiv werden! Es gibt so was neues genannt „Internet2 in dem man nach den Daten suchen kann.

      Dann wirst Du bald sehen was ich und andere schon geschrieben haben: es gibt dazu kaum öffentlich verfügbaren Daten. Erst recht nicht um deine Frage zu beantworten ob Wasserstoff per se teurer ist, weil ich keine Beispiele kenne wo man veröffentlicht hat was ein Triebwerk oder eine Stufe mit derselben Leistung mal mit Wasserstoff und mal mit einem anderen Treibstoff gekostet hätte. Wenn es so einfach wäre wie Du die Welt siehst, dann hätte ich das längst geschrieben.

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      1. Mein Fazit ist das Wasserstoff einige der besten und schlimmsten physikalischen Eigenschaften aller konventionellen Treibstoffe hat und das zusammen mit anderen kryogenen Treibstoffen der Einsatz in einigen Bereichen ausgeschlossen ist. Der einzige Bereich wo Wasserstoff nach wie vor als konkurrenzfähig wahrgenommen wird sind Oberstufen von Trägerraketen. Wasserstoff wird in einigen Raketen in der ersten Stufe eingesetzt. Diese gelten allerdings als wenig konkurrenzfähig.

         Ich habe wenig Ansporn mir irgendwelche Mühe zu machen Recherche zu betreiben weil die Chancen dich davon zu überzeugen das du einen Fehler gemacht hast nicht vorhanden sind. Ich schreibe hier bloß weil es mir Spaß macht. Auch wenn ich das Gefühl habe das du mir meinen Spaß etwas vermiesen willst mit persönlichen Bemerkungen.

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   2. Damals gab es ganz andere Rahmenbedingungen. Man stand stark unter Zeitdruck, schließlich sollte die erste Mondlandung noch vor 1970 erfolgen. Geld spielte dagegen keine Rolle. Heute ist es umgekehrt, am Geld wird gespart, egal wie teuer es dadurch am Ende wird. Zeit spielt dagegen keine Rolle, siehe die Kasperei mit dem Mond-Starship.
      Wenn du wissen willst, wie Apollo mit anderen Treibstoffen funktioniert hätte, rechne mal eigene Konzepte durch, mit den damals verfügbaren Triebwerken. Andere neu zu entwickeln hätte den Zeitrahmen überschritten. Besonders gilt das für Wasserstoff-Triebwerke mit einem ähnlich hohen Schub wie das F1. Die gibt es bis Heute noch nicht.
      Die Triebwerksdaten sind in den Typenblättern der Raketen zu finden, und bei dem Massenverhältnis kann man sich an anderen Raketen mit dem gleichen Treibstoff orientieren. Die Raketengrundgleichung ist in den Grundlagen zu finden. Notfalls reicht dazu ein Taschenrechner, komfortabler geht es allerdings mit einer Tabellenkalkulation.

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      1. Wie eine Mond-Rakete mit „alternativen“ Treibstoffen, also, sagen wir mal RP-1 statt Wasserstoff, im Vergleich etwa zur Saturn V abschneidet, dafür gibt es in der Geschichte sogar ein Beispiel: Die N1 aus dem sowjetischen Mondflugprogramm.
         Diese hatte mit Mühe gerade mal die Hälfte an Nutzlast in den Mondorbit im Vergleich zur Saturn V, wenn sie denn jemals dort hin gekommen wäre, obwohl sie eine ähnliche Startmasse wie die Saturn hatte 😮

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