Werden Langstreckenflüge ohne Schuldgefühle jemals möglich sein? Hier ist, was wir wissen
Obwohl der Sektor derzeit für etwa 2,5 % der weltweiten Kohlenstoffemissionen verantwortlich ist, ist seine tatsächliche Auswirkung auf das Klima aufgrund der Emission anderer Treibhausgase und der Bildung von wärmeableitenden Kondensstreifen, die von Düsentriebwerken erzeugt werden, sogar noch höher. Laut Boeing wird die Nachfrage nach Flugreisen stetig zunehmen, so dass sich die weltweite Flotte von Verkehrsflugzeugen bis 2042 verdoppeln wird, um mit dieser Entwicklung Schritt zu halten.
"Gemessen an der am häufigsten verwendeten Messgröße - den Kohlenstoffemissionen - besteht das Problem des Luftverkehrs darin, dass er nicht nur wächst, sondern auch sehr schwer zu dekarbonisieren ist. Daher wird er voraussichtlich für einen wachsenden Anteil des Budgets verantwortlich sein, während andere Branchen ihre Emissionen schneller reduzieren", sagt Gary Crichlow, Leiter der kommerziellen Analysten bei der Beratungsfirma AviationValues. "Der Kern des Dekarbonisierungsproblems besteht darin, dass wir noch keine kohlenstofffreie Energiequelle gefunden haben, die die Energiedichte von Düsentreibstoff in dem Umfang, zu den Kosten, der Sicherheit und der Zuverlässigkeit, die die globale Luftfahrt benötigt, erreichen kann.
Mittel- und Langstreckenflüge sind mit einem Anteil von 73 % an den Kohlenstoffemissionen des Luftverkehrs die größten Verursacher. Nach Angaben der Aviation Environment Federation, einer britischen gemeinnützigen Organisation, die die Umweltauswirkungen des Luftverkehrs überwacht, kann ein Hin- und Rückflug von London nach Bangkok mehr Emissionen verursachen, als man durch eine einjährige vegane Ernährung einsparen könnte.
Angesichts der anhaltenden Klimakrise beeinflusst die Besorgnis über Langstreckenflüge allmählich die Reiseentscheidungen und veranlasst viele dazu, weniger umweltschädliche Reisen in der Nähe ihres Wohnortes zu unternehmen. Aber es ist nur natürlich, sich zu fragen, wann und ob es einen "schuldfreien" Langstreckenflug geben wird - einen, der wirklich nachhaltig ist.
Auf der Suche nach SAF
Das Ziel der Branche ist es, bis zum Jahr 2050 eine Netto-Nullbilanz zu erreichen, d. h. so viel wie möglich von der Umweltverschmutzung, die den Planeten erwärmt, einzusparen, und wenn dann noch etwas übrig ist, diese Reste aus der Atmosphäre zu entfernen. Aber wie will das Unternehmen das erreichen?
"Bei den Technologien, die wir in Betracht ziehen, handelt es sich hauptsächlich um nachhaltige Flugkraftstoffe, die heute in sehr geringem Umfang eingesetzt werden, und um zwei weitere, die wir als etwas fortschrittlicher betrachten könnten: Elektrifizierung und Wasserstoff", sagt Gökçin Çınar, Professor für Luft- und Raumfahrttechnik an der Universität von Michigan.
Nachhaltiger Flugkraftstoff (Sustainable Aviation Fuel, SAF) ist eine Art alternativer Düsenkraftstoff, der die Kohlenstoffemissionen um bis zu 80 % senken kann. Er hat einen geringen Kohlenstoff-Fußabdruck, da er in der Regel aus Pflanzen hergestellt wird, die während ihrer Lebensdauer Kohlendioxid (CO2) absorbiert haben. Bei der Verbrennung wird dieses CO2 in die Atmosphäre zurückgeführt, während bei der Verbrennung von herkömmlichem Kerosin aus fossilen Brennstoffen CO2 freigesetzt wird, das zuvor eingeschlossen war.
SAF kann aus verschiedenen Quellen gewonnen werden, z. B. aus Algen, Wasserstoff und der direkten Abtrennung von CO2 aus der Luft. Kurzfristig, so Çınar, ist SAF aus Abfällen wie gebrauchten Speiseölen am vielversprechendsten.
"Wir können diese Abfälle durch einige chemische Prozesse in Kohlenwasserstoffe umwandeln", sagt sie.
"Auch Flugzeugtreibstoff ist ein Kohlenwasserstoff, und aufgrund dieser Ähnlichkeit können wir die SAF in den heutigen Motoren verwenden, ohne sie zu verändern.
Allerdings besteht nur ein winziger Teil - etwa 0,1 % - des heute verwendeten Düsentreibstoffs aus SAF, obwohl die IATA, der Verband der weltweiten Fluggesellschaften, hofft, dass die Klimabelastung durch den Flugverkehr bis 2050 um 65 % gesenkt werden kann. Der Hauptgrund für die langsame Akzeptanz ist, dass SAF immer noch teurer ist - 1,5- bis 6-mal teurer als normaler Flugzeugtreibstoff. Eine Senkung des Preises wird nur durch eine enorme Steigerung der Produktion und durch politischen Druck möglich sein. Beides könnte Jahre dauern.
Ein weiteres Problem ist, dass die derzeitigen Vorschriften den Betrieb von Flugzeugtriebwerken mit 100 % SAF verbieten.
"Wir bilden Partnerschaften und versuchen, die Politik zu beeinflussen, aber derzeit gibt es eine Mischungsgrenze für SAF von 50 %", sagt Ryan Faucett, Direktor für ökologische Nachhaltigkeit bei Boeing. Das Schöne an SAF ist, dass es sich bei einem Anteil von bis zu 50 % nachweislich um einen "Drop-in"-Kraftstoff handelt - es sind keine Änderungen erforderlich. Jetzt müssen wir uns mit höheren [SAF-Gehalt] Mischungen befassen. Die Antwort könnte lauten, dass wir nichts ändern müssen, oder dass wir an bestimmten Komponenten ein paar Updates vornehmen müssen.
Sowohl Boeing als auch Airbus, die zusammen über 90 % des Marktanteils bei Verkehrsflugzeugen halten, haben gegenüber CNN bestätigt, dass bis 2030 alle ihre neuen Flugzeuge mit 100 % SAF kompatibel sein werden. In der Zwischenzeit wird die verfügbare Technologie getestet. Der erste Transatlantikflug mit 100%igem SAF-Antrieb startete am 28. November, durchgeführt von Virgin Atlantic von London nach New York.
Hoffen auf Wasserstoff
Bei der Verwendung von SAF für den Antrieb eines Flugzeugs entstehen nach wie vor CO2-Emissionen wie bei herkömmlichem Düsentreibstoff. Um im Flug emissionsfrei zu werden, scheint die vielversprechendste Technologie derzeit Wasserstoff zu sein - ein sauberer Treibstoff, der die Verschmutzung durch Flugzeugabgase verringern würde, aber noch nicht völlig klimafreundlich ist .
"Realistischerweise könnten kleinere Wasserstoffflugzeuge Mitte der 2030er Jahre eingeführt werden", sagt Andreas Schäfer, Professor für Energie und Verkehr am University College London. "Aber mit der Einführung größerer Flugzeuge müssten wir bis 2040 oder später warten.
Einige wasserstoffbetriebene Flugzeuge könnten sogar schon früher in die Luft gehen, da verschiedene Unternehmen auf der ganzen Welt daran arbeiten, aktuelle Flugzeuge mit der Wasserstoff-Brennstoffzellentechnologie nachzurüsten - wie Cranfield Aerospace, das 2024 mit Testflügen seines umgebauten Eindeckers Britten-Norman Islander beginnen wird.
"In einer Brennstoffzelle befindet sich ein Wasserstofftank an Bord, der Wasserstoff in Strom umwandelt, der dann die Elektromotoren an Bord antreibt", erklärt Schäfer.
Doch für Langstreckenflüge müssen die Flugzeuge völlig neu konzipiert werden. "Das erfordert erhebliche Fortschritte in der Tanktechnologie", sagt er. "Zurzeit wird der meiste Treibstoff in den Tragflächen gelagert. Flüssiger Wasserstoff ist jedoch sehr kalt - 253 Grad Celsius oder -423 Farenheit -, so dass man einen Lagertank mit einer sehr kleinen Oberfläche benötigt, um Wärmeverluste und Verdampfung zu minimieren. In den Flügeln wäre die Oberfläche riesig und der gesamte Flügel würde aufgrund des Druckaufbaus explodieren."
Das bedeutet, dass die Tanks im Rumpf untergebracht werden müssten - und das ist eine technische Herausforderung. Aber wenn dieses Problem gelöst ist, wird sich der Wasserstoff nach Ansicht der Experten auszahlen.
"Wasserstoff glänzt tatsächlich, wenn man ihn in größeren Flugzeugen einsetzt", sagt Çınar. "Er ist zwar sehr leicht, was die Masse angeht, aber er braucht viel Platz. Deshalb müssen wir nach neuen Flugzeugkonzepten suchen, die genügend Platz dafür bieten. Dies ist wirklich eine sehr aufregende Zeit, denn neue Flugzeugdesigns, die ein größeres Volumen für Wasserstoff benötigen, könnten zu Flugzeugen führen, die nicht mehr so aussehen wie unsere heutigen."
Airbus hat sich besonders für die Entwicklung und Erprobung von Wasserstoffantrieben eingesetzt. "Unser Ziel ist es, bis 2035 ein wasserstoffbetriebenes Flugzeug in Betrieb zu nehmen", so ein Airbus-Sprecher gegenüber CNN. "Mittelfristig glauben wir, dass Wasserstoff das Potenzial hat, die Klimaauswirkungen des Fliegens erheblich zu reduzieren."
Im Jahr 2020 stellte Airbus mehrere wasserstoffbetriebene Flugzeugkonzepte vor, darunter ein traditionelles Flugzeug in Form einer Röhre und eines Flügels, das bis zu 200 Passagiere befördern kann, sowie einen radikaleren "Blended Wing"-Typ ähnlicher Größe, bei dem die Flügel mit dem Hauptkörper des Flugzeugs verschmelzen. Dieses Konzept wird auch von anderen Unternehmen entwickelt, z. B. vom kalifornischen Unternehmen JetZero, das sich das ehrgeizige Ziel gesetzt hat, bis 2030 ein Blended-Wing-Flugzeug in Betrieb zu nehmen. Die Ingenieure gehen davon aus, dass sich dank der innovativen Form der Treibstoffverbrauch und die Emissionen um 50 % reduzieren lassen.
Auch Boeing ist noch nicht aus dem Rennen, sieht aber ein Wasserstoff-Langstreckenflugzeug nicht in greifbarer Nähe. "Wir haben viel Erfahrung mit Wasserstoff - wir bauen den Haupttank des Space Launch System für die NASA", sagt Faucett und bezieht sich dabei auf die Rakete, die die Artemis-Mondmission antreiben wird. "Aber Wasserstofftanks für die kommerzielle Luftfahrt zu bauen und zu zertifizieren, ist nicht ohne Herausforderungen. Wasserstoff braucht viel Platz und lässt sich nur schwer unterbringen und transportieren. Auf Mittel- und Langstreckenflügen sehen wir ihn nicht vor 2040 als direkte Antriebsquelle. Wahrscheinlich ist es realistischer, 2050 und später.
Wenn Wasserstoffflugzeuge in Betrieb gehen, werden sie emissionsfrei sein, aber das ist noch nicht alles. "Man darf nicht vergessen, dass Wasserstoff bei seiner Verwendung zwar technisch gesehen keine Emissionen verursacht, dass aber aus globaler Sicht die Umweltauswirkungen seiner Produktion von Bedeutung sind", sagt Luftfahrtanalyst Critchlow. Er fügt hinzu, dass der größte Teil des heute produzierten Wasserstoffs aus fossilen Brennstoffen stammt und dass die Infrastruktur zur Speicherung und Lieferung von Wasserstoff an die Orte, an denen er von wasserstoffbetriebenen Flugzeugen benötigt wird, erst noch aufgebaut und betrieben werden muss.
Elektrisch und darüber hinaus
Wenn Sie von einem Transatlantikflug an Bord eines fast geräuschlosen Elektroflugzeugs träumen, müssen Sie vielleicht länger warten, als Sie denken: "Die Physik kommt uns irgendwann mit der Energiedichte von Batterien und ihrem Gewicht in die Quere", sagt Faucett von Boeing. "Man trägt das Gewicht der Batterie während des gesamten Fluges - es nimmt nicht ab, wenn man sie benutzt. Wir müssten Veränderungen in einer Größenordnung [bei den Batterien] sehen, damit wir sie für Langstreckenflüge in Betracht ziehen könnten. Zum jetzigen Zeitpunkt würde ich sagen, das ist etwas für eine zukünftige Generation."
Çınar rechnet damit, dass vollelektrische Flugzeuge bereits 2040 eingeführt werden, dass sie aber auf Regionalflugzeuge mit einer Kapazität von bis zu 100 Passagieren beschränkt sein werden. "Längerfristig könnten Großraumflugzeuge eine leichte Elektrifizierung erhalten, aber der größere Einfluss würde von Wasserstoff und nachhaltigen Flugkraftstoffen ausgehen", sagt sie.
Schäfer stimmt ihr zu. "Wenn elektrische Flugzeuge in den nächsten Jahrzehnten auf den Markt kommen, dann nur für Nischenanwendungen und mit geringerer Reichweite", sagt er. "Für größere Flugzeuge ist ein Wechsel in der Batteriechemie erforderlich, und einige Unternehmen, die mit aufregenden Aussichten für diese Technologie aufwarteten, haben plötzlich aufgehört zu existieren. Es handelt sich also um einen etwas unbeständigen Markt. Aber wir können das Ziel irgendwann erreichen, fügt er hinzu: "Lithium-Luft-Batterien [leichter als die derzeitigen Lithium-Ionen-Batterien, allerdings mit inhärenten technischen Herausforderungen, die noch gelöst werden müssen] haben eine spezifische Energie, die mit der von Flugzeugtreibstoff vergleichbar ist. Aber bis dahin ist es noch ein langer Weg - mit ziemlicher Sicherheit nicht vor 2050".
Davor muss man sich anderweitig umsehen. Um die Luftfahrt vor 2050 nachhaltiger zu machen, bedarf es laut Faucett einer Kombination aus mehreren Faktoren: "Treibstoffsparendere Triebwerke, treibstoffsparendere Flugzeuge und betriebliche Effizienz".
"Wir arbeiten mit den Regulierungsbehörden zusammen und arbeiten an Technologien, die uns effizientere Flugrouten ermöglichen", sagt er und fügt hinzu, dass letzteres den Treibstoffverbrauch - und damit die Emissionen - um 5-10 % senken dürfte. Bei den Langstreckenflügen sieht er SAF als "den großen Wurf" an.
Er fügt hinzu, dass die Branche die Möglichkeit hat, mit der Vermarktung dieser vielfältigen, nachhaltigeren Flüge zu beginnen - und diese Marketingkampagne sollte mit der Bereitschaft der Flugzeuge, mit 100% SAF zu fliegen, zusammenfallen.
"Ich denke, dass wir diese Umstellung innerhalb der nächsten fünf Jahre sehen werden - zuerst werden wir Demo-Langstreckenflüge mit 100 % SAF sehen, und dann werden wir anfangen, einen regulären Dienst zu sehen," sagt er.
"Unser Ziel ist das Jahr 2030, wenn das Flugzeug fertig ist, und ich denke, dass auch die Lieferkette bereit sein wird, diese Flüge zu unterstützen.
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Quelle: edition.cnn.com
