Is it possible to fly long distances without a conscience? we know this
Obwohl die Industrie derzeit für etwa 2,5 % der weltweiten Kohlenstoffemissionen verantwortlich ist, ist ihre tatsächliche Klimaauswirkung aufgrund der Emission anderer Treibhausgase und der Bildung von wärmespeichernden Kondensstreifen, die von Düsentriebwerken erzeugt werden, tatsächlich höher. Unterdessen wird laut Boeing ein stetiges Wachstum der Nachfrage nach Flugreisen erwartet, wobei sich die Größe der weltweiten Verkehrsflugzeugflotte bis 2042 verdoppeln soll, um mit der Nachfrage Schritt zu halten.
„Das Problem beim Flugverkehr, gemessen an der am häufigsten verwendeten Messgröße – den Kohlenstoffemissionen – besteht nicht nur darin, dass er zunimmt, sondern auch sehr schwer zu dekarbonisieren ist. Da andere Industrien die Emissionen schneller reduzieren, wird erwartet, dass er einen zunehmenden Anteil davon trägt.“ „Je größer der Budgetanteil“, sagte Gary Crichlow, Direktor für Geschäftsanalysten beim Beratungsunternehmen AviationValues. „Der Kern des Dekarbonisierungsproblems besteht darin, dass wir noch keine kohlenstofffreie Energiequelle finden müssen, die die Energiedichte von Flugzeugtreibstoff in dem Umfang, den Kosten, der Sicherheit und Zuverlässigkeit reproduzieren kann, die für die globale Luftfahrt erforderlich sind.“
Mittel- und Langstreckenflüge sind mit 73 % der CO2-Emissionen der Luftfahrt die Hauptverursacher. Nach Angaben der Aviation Environment Federation, einer britischen Non-Profit-Organisation, die die Umweltauswirkungen der Luftfahrt überwacht, verursacht ein Rückflug von London nach Bangkok mehr Emissionen, als durch eine einjährige vegane Ernährung eingespart werden könnten.
Während die Klimakrise anhält, beginnen Bedenken hinsichtlich Langstreckenflügen Auswirkungen auf die Reisewahl zu haben, was viele Menschen dazu veranlasst, sich für weniger störende Reisen näher an ihrem Wohnort zu entscheiden. Aber man fragt sich natürlich, wann und ob es einen Langstreckenflug ohne schlechtes Gewissen geben wird – einen, der wirklich nachhaltig ist.
SAF durchsuchen
Genauer gesagt strebt die Branche an, bis 2050 Netto-Null-Emissionen zu erreichen, was bedeutet, dass sie die Verschmutzung, die zur Erwärmung des Planeten beiträgt, minimiert und diese Rückstände, falls vorhanden, aus der Atmosphäre entfernt. Doch wie will sie dies erreichen?
„Bei den Technologien, die wir in Betracht ziehen, handelt es sich in erster Linie um nachhaltige Flugkraftstoffe, die derzeit nur in sehr geringem Umfang verwendet werden, sowie um zwei weitere Technologien, die wir als fortschrittlicher betrachten können: Elektrifizierung und Wasserstoff“, sagte der Student der Luft- und Raumfahrttechnik der University of Michigan.
Sustainable Aviation Fuel (SAF) ist ein alternativer Flugkraftstoff, der den CO2-Ausstoß um bis zu 80 % reduzieren kann. Es hat einen geringen CO2-Fußabdruck, da es typischerweise aus Pflanzen hergestellt wird, die während ihres Lebenszyklus Kohlendioxid (CO2) absorbieren. Bei der Verbrennung wird Kohlendioxid in die Atmosphäre zurückgeführt, und bei der Verbrennung von Kerosin, einem traditionellen Flugzeugtreibstoff, der aus fossilen Brennstoffen hergestellt wird, wird zuvor gebundenes Kohlendioxid freigesetzt.
SAF kann aus einer Vielzahl von Quellen hergestellt werden, darunter Algen, Wasserstoff und die direkte Aufnahme von Kohlendioxid aus der Luft. Kurzfristig kommt das vielversprechendste SAF laut Çınar jedoch aus Abfällen wie gebrauchtem Speiseöl.
„Wir können es durch einige chemische Prozesse in Kohlenwasserstoffe umwandeln“, sagte sie.
„Düsentreibstoff ist ebenfalls ein Kohlenwasserstoff, und aufgrund dieser Ähnlichkeit können wir SAF in bestehenden Triebwerken verwenden, ohne diese zu modifizieren.“
Allerdings ist nur ein kleiner Anteil (rund 0,1 %) des gesamten derzeit verwendeten Flugtreibstoffs SAF, obwohl die IATA, der Weltverband des Luftfahrthandels, hofft, dadurch die Klimaverschmutzung durch den Flugverkehr bis 2050 um 65 % zu reduzieren. Der Hauptgrund für die langsame Einführung ist, dass es immer noch teurer ist – 1,5 bis 6 Mal billiger als normaler Kerosin. Eine Preissenkung wird nur mit einer deutlichen Steigerung der Produktion und politischem Druck möglich sein. Beides kann Jahre dauern.
Ein weiteres Problem besteht darin, dass die aktuellen Vorschriften den Betrieb von Strahltriebwerken mit 100 % SAF verbieten.
„Wir bauen Partnerschaften auf und versuchen, Einfluss auf die Politik zu nehmen, aber derzeit liegt die Mischgrenze für SAF bei 50 Prozent“, sagte Ryan Faucett, Direktor für ökologische Nachhaltigkeit bei Boeing. „Das Schöne an SAF ist, dass es sich bei [bis zu 50 % Nutzung] nachweislich um einen ‚Drop-in‘-Kraftstoff handelt – es sind keine Änderungen erforderlich. Die Arbeit besteht nun darin, eine Mischung mit einem höheren [SAF-Gehalt] zu finden.“ . Die Antwort könnte sein, dass wir eigentlich nichts ändern müssen, oder dass wir einige Aktualisierungen an bestimmten Komponenten vornehmen müssen.“
Boeing und Airbus, die zusammen mehr als 90 % des Marktes für Verkehrsflugzeuge ausmachen, haben gegenüber CNN bestätigt, dass alle ihre neuen Flugzeuge bis 2030 zu 100 % SAF-kompatibel sein werden. Mittlerweile werden bestehende Technologien getestet. Der erste Transatlantikflug mit 100 % SAF-Antrieb startete am 28. November unter der Leitung von Virgin Atlantic von London nach New York.
Hoffnung Wasserstoff
Beim Einsatz als Antrieb für Flugzeuge verursacht SAF immer noch CO2-Emissionen wie normaler Kerosin. Um im Flug null Emissionen zu erreichen, scheint derzeit Wasserstoff die vielversprechendste Technologie zu sein – ein sauber verbrennender Treibstoff, der die Schadstoffbelastung durch Flugzeugabgase reduziert, allerdings nicht gerade klimafreundlich ist.
„Kleine Wasserstoffflugzeuge könnten realistischerweise Mitte der 2030er Jahre auf den Markt kommen“, sagte 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 früher in die Luft gehen, da mehrere Unternehmen auf der ganzen Welt daran arbeiten, bestehende Flugzeuge mit Wasserstoff-Brennstoffzellentechnologie nachzurüsten, beispielsweise Cranfield Aerospace, das 2024 mit der Umrüstung seiner Flotte beginnen wird. Britten-Norman Islander-Eindecker im Gange Testflüge.
„In der Brennstoffzelle des Schiffes befindet sich ein Wasserstofftank, der den Wasserstoff in Strom umwandelt, der dann die Elektromotoren des Schiffes antreibt“, erklärte Schaeffer.
Doch für Langstreckenreisen müssen die Flugzeuge komplett umgestaltet werden. „Dies erfordert erhebliche Fortschritte in der Panzertechnologie“, sagte er. „Derzeit wird der meiste Treibstoff für Flugzeuge in den Flügeln gespeichert. Aber flüssiger Wasserstoff ist sehr kalt – 253 Grad Celsius oder -423 Grad Fahrenheit – daher braucht man einen Tank mit einer sehr kleinen Oberfläche, um Wärmeverlust und Verdunstung zu minimieren. An Bord im Flügel, die Oberfläche wäre so groß, dass der gesamte Flügel durch den Druckaufbau explodieren würde. Das bedeutet, dass der Tank in den Rumpf eindringen muss – was eine technische Herausforderung darstellt. Experten sagen jedoch, dass sich Wasserstoff auszahlen wird, wenn dieses Problem gelöst wird.
„Wenn man Wasserstoff in einem größeren Flugzeug verwendet, leuchtet er tatsächlich“, sagte Çınar. „Es ist sehr leicht, nimmt aber viel Platz ein. Deshalb müssen wir über neue Flugzeugdesigns nachdenken, die über ausreichend Platz verfügen. Es ist in der Tat eine sehr aufregende Zeit, denn neue Flugzeugdesigns erfordern eine größere Wasserstoffkapazität, was zu Flugzeugen führen könnte, die nicht genug Platz bieten.“ „Es sieht nicht so aus wie die, die wir heute haben.“
Airbus ist insbesondere in der Entwicklung und Erprobung von Wasserstoffantrieben aktiv. „Wir wollen bis 2035 wasserstoffbetriebene Flugzeuge im Einsatz haben“, sagte ein Airbus-Sprecher gegenüber CNN. „Mittelfristig glauben wir, dass Wasserstoff das Potenzial hat, die Klimaauswirkungen des Fliegens deutlich zu reduzieren.“
Im Jahr 2020 stellte Airbus eine Reihe wasserstoffbetriebener Konzeptflugzeuge vor, darunter ein traditionelles Flugzeug in „Röhrenflügel“-Form, das bis zu 200 Passagiere befördern kann, und ein radikaleres „Hybridflügel“-Flugzeug mit ähnlichen Abmessungen in den Hauptkörper des Flugzeugs integriert. Auch andere Unternehmen entwickeln das Design, beispielsweise das in Kalifornien ansässige Unternehmen JetZero, das sich das ehrgeizige Ziel gesetzt hat, bis 2030 ein Flugzeug mit Hybridflügeln im Einsatz zu haben. Ingenieure gehen davon aus, dass dadurch die Flugkosten um 50 Prozent gesenkt werden. Dank der innovativen Form werden Kraftstoffverbrauch und Emissionen reduziert.
Auch Boeing ist noch nicht aus dem Rennen, geht aber nicht davon aus, dass Wasserstoff-Langstreckenflugzeuge unmittelbar bevorstehen. „Wir haben umfassende Erfahrung mit Wasserstoff – wir sind der Haupthersteller des Haupttanks für das Space Launch System der NASA“, sagte Fawcett und bezog sich dabei auf die Rakete, die die Artemis-Mondmission antreiben wird. „Der Bau und die Zertifizierung von Wasserstofftanks für die kommerzielle Luftfahrt ist jedoch nicht ohne Herausforderungen. Wasserstoff nimmt viel Platz ein und ist schwer zu fassen und zu transportieren. Für Mittel- und Langstreckenflüge werden wir ihn nicht als direkte Quelle von Wasserstoff betrachten.“ Antrieb bis 2040. Ein realistischeres Szenario könnte 2050 und darüber hinaus sein.“
Wenn Wasserstoffflugzeuge starten, werden sie emissionsfrei sein, aber das ist nicht die ganze Geschichte. Der Luftfahrtanalyst Critchlow sagte: „Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass Wasserstoff aus Kohlenstoffsicht zwar technisch gesehen emissionsfrei ist, die Umweltauswirkungen seiner Produktion jedoch aus globaler Sicht erheblich sind.“ Er fügte hinzu, dass der größte Teil des heute produzierten Wasserstoffs aus fossilen Brennstoffen stammt Treibstoffe, und die Infrastruktur, um den Wasserstoff zu speichern und ihn dorthin zu liefern, wo er für wasserstoffbetriebene Flugzeuge benötigt wird, ist noch nicht in Betrieb.
Elektrisch und andere
Wenn Sie davon träumen, einen Transatlantikflug in einem nahezu lautlosen Elektroflugzeug zu unternehmen, müssen Sie möglicherweise länger warten, als Sie denken: „Irgendwann kommt die Physik mit der Energiedichte von Batterien und ihrem Gewicht in die Quere“, sagte Fawcett von Boeing . „Sie tragen das Gewicht der Batterie während des gesamten Fluges – es nimmt nicht ab, wenn Sie sie verwenden. Wir müssen eine Größenordnungsänderung [in der Batterie] feststellen, damit wir Änderungen bei Langstreckenflügen berücksichtigen können.“ . Zum jetzigen Zeitpunkt würde ich sagen, dass es für die nächste Generation ist.“
Çınar geht davon aus, dass vollelektrische Flugzeuge bereits im Jahr 2040 verfügbar sein werden, allerdings nur in Regionalflugzeugen mit Platz für bis zu 100 Passagiere. „Langfristig können Großraumflugzeuge eine leichte Elektrifizierung beinhalten, aber der größere Einfluss wird von Wasserstoff und nachhaltigen Flugkraftstoffen ausgehen“, sagte sie.
Schaeffer stimmt zu. „Wenn Elektroflugzeuge in den nächsten Jahrzehnten online gehen, werden sie auf Nischenanwendungen und kürzere Reichweiten ausgerichtet sein“, sagte er. „Für größere Flugzeuge sind erhebliche Änderungen in der Batteriechemie erforderlich, und einige der Unternehmen, die dafür spannende Aussichten hatten, existieren plötzlich nicht mehr. Es ist also ein etwas volatiler Markt.“ „Aber wir können dieses Ziel irgendwann erreichen, er.“ fügte hinzu: „Lithium-Luft-Batterien [die leichter sind als aktuelle Lithium-Ionen-Batterien, obwohl es inhärente technische Herausforderungen gibt, die noch gelöst werden müssen] haben eine spezifische Energie, die mit Kerosin vergleichbar ist. Aber es gibt noch viel zu tun.“ „Wir werden diese Ziele erreichen. Es ist noch ein langer Weg – bis 2050 mit ziemlicher Sicherheit unmöglich.“
Bis dahin müssen Sie sich woanders umsehen. Faucett sagte, dass die nachhaltigere Gestaltung der Luftfahrt bis 2050 wahrscheinlich eine Kombination mehrerer Faktoren sein wird: „treibstoffeffizientere Triebwerke, treibstoffeffizientere Flugzeuge und betriebliche Effizienz.“
„Wir arbeiten mit den Regulierungsbehörden zusammen, um nach Technologien zu suchen, die uns effizientere Flugrouten ermöglichen“, sagte er und fügte hinzu, dass letztere den Treibstoffverbrauch (und damit die Emissionen) um 5–10 % senken dürften. Für Langstreckenflüge bezeichnete er SAF als „große Fluggesellschaft“.
Er fügte hinzu, dass es für die Branche eine Chance gebe, mit der Vermarktung dieser vielseitigen, nachhaltigeren Flüge zu beginnen, und dass Marketingkampagnen an der Bereitschaft des Flugzeugs für den Betrieb mit 100 % SAF ausgerichtet sein sollten.
„Ich denke, wir werden diesen Wandel in den nächsten fünf Jahren erleben – zuerst werden Sie Demonstrationen von 100 Prozent SAF auf Langstreckenflügen sehen und dann werden Sie anfangen, den regulären Service zu sehen“, sagte er.
„Unser Ziel ist es, das Flugzeug bis 2030 einsatzbereit zu haben, und ich denke, dass die Lieferkette auch für die Unterstützung dieser Flüge bereit sein wird.“
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The increasing demand for air travel, as predicted by Boeing, is expected to significantly contribute to the global aviation industry's carbon emissions, which are already higher than one might expect given the industry's responsibility for about 2.5% of global carbon emissions.
To meet the expectation of achieving net-zero emissions by 2050, the aviation industry is exploring various technologies, including sustainable aviation fuel (SAF), which can reduce CO2 emissions by up to 80%. SAF, a promising alternative fuel, can be produced from a variety of sources, such as algae, water, and waste materials like used cooking oil.
Source: edition.cnn.com
