Fliegen ohne Emissionen in Zukunft möglich?
Ist das Fliegen ohne Emissionen in Zukunft möglich? Mit rund drei Prozent nimmt die Luftfahrt zwar einen überschaubaren Anteil an den weltweiten CO2-Emissionen ein. Aber gleichzeitig wachsen die Forderungen nach einem emissionsfreien Betrieb von Flugzeugen. Denn die Europäische Kommission hat sich zum Ziel gesetzt, Europa bis 2050 zum klimaneutralen Kontinent zu machen. Diese Vision stellt auch die Luftfahrt vor große Aufgaben. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat jetzt einen Forschungsweg zum emissionsfreien Fliegen entwickelt. Und dabei mehrere Schwerpunkte ermittelt.
Energiebedarf verringern
Danach muss sich der Energiebedarf „künftiger Flugzeuge bis zum Jahr 2050 auf mindestens die Hälfte verringern“. Die Vision des DLR ist eine emissionsfreie Luftfahrt. Der Weg dorthin erfordert einen disruptiven Ansatz und neue Technologien. „In unserer neuen Luftfahrtstrategie betrachten wir das Flugzeug und den Luftverkehr als Gesamtsystem. Wir sehen uns dabei in der Funktion eines Architekten. Von den Grundlagen bis hin zur Anwendung. In enger Abstimmung und in Kooperation mit der Luftverkehrsindustrie und -wirtschaft“, so die DLR-Vorstandsvorsitzende Prof. Anke Kaysser-Pyzilla.
Unterschiedliche Technologien
In der neuen Luftfahrtstrategie definiert das DLR, welche Entwicklungsaufgaben vor den Verantwortlichen auf dem Weg zum klimaneutralen Fliegen liegen. Dabei zeigt sich vor allem bei den alternativen Antrieben, dass es nicht die eine alles verändernde Innovation für jeden Bereich der Luftfahrt gibt. Vielmehr wird man in Zukunft eine Mischung aus unterschiedlichen Technologien für die jeweiligen Anforderungen entwickelt müssen. Dabei kann man auf Kurz- und Langstrecken neuartige und besonders effiziente Turbofan-Triebwerke zusammen mit regenerativ erzeugtem Kerosin einsetzen. So ist ein weitgehend klimaneutraler Betrieb der Flugzeuge möglich. Vorteil dieses Treibstoffs: Er ist bereits für die gesamte bestehende Flotte nach minimalen technischen Modifikationen der Triebwerke geeignet. „Die so genannten Sustainable Aviation Fuels senken den CO2-Fußabdruck deutlich und reduzieren zusätzlich die Klimawirkung von Kondensstreifen“, so das DLR.
Wasserstoff
Neben regenerativ erzeugtem Kerosin kommt auch der Wasserstoffantrieb als Alternative infrage. Mit dem lassen sich die lokalen CO2-Emissionen auf null reduzieren. Allerdings stellen aktuell das Volumen und das Gewicht sowie die Integration und die Sicherheit laut DLR noch „besondere Herausforderungen“ dar. In Zukunft könnte man den Antrieb für Flugzeuge im Regional- und Kurzstreckenbetrieb einsetzen. In den nächsten fünf Jahren ist daher dieser Antrieb zu erforschen und der Einsatz in Flugzeugen vorzubereiten.
Obwohl sie einen sehr hohen Wirkungsgrad aufweisen, sollen elektrische Alternativen – Batterie- und Brennstoffzellenantriebe – in absehbarer Zeit allenfalls für Klein- und Regionalflugzeuge einsetzbar sein. In den nächsten fünf Jahren sind vor allem Hochleistungselektromotoren, Batterien und Brennstoffzellen zu erforschen. Erst dann ist eine Einschätzung über den mittelfristigen Einsatz dieser Techniken in Verkehrsflugzeugen möglich.
Die Reduzierung des Treibstoffbedarfs der Flugzeuge um 50 Prozent ist nach Auffassung des DLR bereits über eine Verringerung des so genannten Nullwiderstands um 40 Prozent, eine Reduktion des Gesamtgewichts um zehn Prozent und eine Steigerung der Flügelstreckung um bis zu 15 Prozent erreichbar. Eine weitere Entlastung der Umwelt ermöglicht eine klimaoptimierte Routenführung. Sind Lang- und Mittelstreckenflüge entsprechend optimiert, verringert sich gleichzeitig stark die Klimawirkung von Kondensstreifen. Nach Ansicht des DLR „liegt hier das größte Potenzial, besonders schnell die Klimawirkung des Flugverkehrs zu senken“. Allerdings bedarf es „neben politischen Rahmenbedingungen und der Einführung technischer Neuerungen eine erhöhte Automatisierung und Standardisierung im Flugzeug. Im Luftverkehrsmanagement und in der Flugführung“.
