Mit gutem Gewissen abheben? #

Der Flugverkehr in Europa wächst ungebrochen: Bis zum Jahr 2050 könnte er sich fast verdreifacht haben. Die Wissenschaft sucht daher dringend nach Wegen, wie das Fliegen nachhaltiger gestaltet werden kann. #

Mit freundlicher Genehmigung übernommen aus: DIE FURCHE, 24. Mai 2018

Von

Sophie Alena

Flugzeug
Foto: pixabay.com

In die Ferne zu fliegen, ist für ökologie- und klimaschutzbewusste Menschen oft ein Drahtseilakt: Einerseits locken wunderschöne Destinationen, andererseits gilt Fliegen in diesem Kontext als besonders problematisch: Denn trotz vieler technischer Verbesserungen in den letzten 40 Jahren ist das Flugzeug noch immer das umweltschädlichste Verkehrsmittel.

So wurden im Jahr 2016 laut der „International Air Transport Association“ (IATA) rund 815 Millionen Tonnen C02-Emissionen durch den Flugverkehr ausgestoßen. Daraus ergibt sich: Wäre der Flugverkehr ein Land, würde es bei dem Verursachen von Kohlenstoffdioxid weltweit noch vor Deutschland an sechster Stelle stehen. Der Anteil des Flugverkehrs am gesamten menschenverursachten CO2-Ausstoß beträgt somit derzeit zwischen zwei und 2,5 Prozent. Obwohl das auf den ersten Blick nicht nach sehr viel klingt, ist dieser Wert doch problematisch. Denn die Branche wächst stetig.

In den nächsten zwei Jahrzehnten wird der Luftfahrt ein Wachstum von durchschnittlich fünf Prozent vorausgesagt. Seit Ende der 1990er-Jahren beschließen internationale Organisationen deshalb strengere Umweltregulierungen im Flugverkehr. Bis 2050 soll sich der CO2-Ausstoß in Europa pro Passagierkilometer um 75 Prozent verringert haben, das hat sich das „Advisory Council for Aviation Research and Innovation in Europe“ (kurz ACARE) im Flightpath 2050 vorgenommen, der die Ziele und Visionen für die europäische Luftfahrt konkretisiert. Doch wie lässt sich der Flugverkehr tatsächlich „grüner“ gestalten?

Aerodynamik, Antrieb und Gewicht #

Die drei großen Bereiche, welche die Performance von Flugzeugen beeinflussen, sind das Gewicht, die Aerodynamik und der Antrieb selbst. In den letzten Jahrzehnten hat sich das optische Aussehen von Flugzeugen kaum verändert, trotzdem reduzierten sich die CO2-Emissionen pro Passagierkilometer bereits um 70 Prozent, der Stickoxidausstoß um 90 Prozent und Fluglärm um 75 Prozent. Das liegt vor allem an effizienter gewordenen Triebwerken und leichteren Materialien, welche die Aerodynamik des Flugzeuges verbessert haben.

Andreas Schäfer, Professor für Energie und Transport am University College London, meint, die einfacheren Möglichkeiten wären nun jedoch ausgeschöpft. „Ein ganz heißes Thema ist gerade die Elektrifizierung des Antriebs von Flugzeugen“, so Schäfer. „Die Batteriesysteme sind in den letzten Jahrzehnten um ein Vielfaches effizienter geworden. Das sehen wir auch im Straßenverkehr, wo hybride oder batteriebetriebene Fahrzeuge langsam Einzug halten. Und eine ähnliche Entwicklung können wir uns auch im Luftverkehr vorstellen.“ Im ersten Schritt könnten dann schon in der nächsten Generation von Flugzeugen – also in gut 20 Jahren – hybride Flugzeuge zur Normalität werden. Diese würden dann zum Teil aus herkömmlichen Triebwerken bestehen, zum Teil aus einer Batterie.

Die Flugzeughersteller Airbus und Siemens haben gemeinsam mit Triebwerkshersteller Rolls Royce im letzten Jahr angekündigt, bereits 2020 ein Verkehrsflugzeug mit einem Elektromotor und drei herkömmlichen Düsentriebwerken testen zu wollen. Hybride Flugzeuge versprechen neben weniger Ausstößen vor allem eines: weniger Lärm. Neben Emissionen ist auch Fluglärm einer der großen Forschungsbereiche der Luftfahrt – besonders der Start und die Landung sollen leiser werden. „Man muss bei der Lärmreduktion zwischen Start und Landung differenzieren. Beim Start ist die Hauptlärmquelle das Triebwerk, da lässt sich eine Verbesserung durch batteriebetriebene Flugzeuge erwarten“, meint Schäfer. Anders sei es bei der Landung: Dort verursachen die Landegeschwindigkeit und die Oberflächen des Flugzeuges den Lärm, während die Motorleistung eher in den Hintergrund rückt. Derzeit werden Flugzeuge aufgrund des Kraftstoffverbrauches während des Fluges rund um ein Drittel leichter und somit bei der Landung leiser, Batterien können hingegen bei der Entladung sogar etwas schwerer werden. Durch das höhere Gewicht bei der Landung durch die Batterie wäre es schwierig, den Lärm dabei zu verringern, so der Professor.

Flugzeugskelett aus dem 3D-Drucker #

In längerfristiger Hinsicht sind für Schäfer auch rein batteriebetriebene Flugzeuge für Kurzstreckenflüge bis zu 750 Kilometer realistisch: „Die Forschung in Bezug auf batteriebetriebene Flugzeuge fängt gerade erst an. Und ein Hauptgrund für diese Forschung ist natürlich die Möglichkeit, wirklich irgendwann absolut emissionsfrei fliegen zu können. Also CO2-neutral, wenn der Strom aus der Batterie erneuerbar hergestellt wird. Und natürlich auch ohne die Nicht-CO2-Effekte, also Stickoxide und Wasserdampf- Emissionen, die auch indirekt zum Klimawandel beitragen.“ Diese Treibhausgase sind für die Bildung von Kondensstreifen am Himmel verantwortlich, die zur Entstehung von Zirruswolken und dem Aufbau von Ozon beitragen können.

Diese Innovationen gelten jedoch vorerst nur für Kurzstreckenflugzeuge, meint Schäfer: „Das größere Wachstum ist wahrscheinlich im Langstreckenbereich zu erwarten. Vollständig batteriebetriebene Langstreckenflüge sind aus heutiger Sicht aber eine reine Illusion.“ Nicht nur am Motor soll sich einiges ändern, auch das Aussehen des Flugzeuges könnte längerfristig gesehen ein anderes werden. Hauptsächlich geht es dabei um Gewicht: „Je leichter das Flugzeug operiert, umso weiter kann es fliegen und umso weniger Kraftstoff verbraucht es.“ Um das Gewicht zu reduzieren, sollen Faserverbundwerkstoffe für einen leichteren Flugzeugrumpf eingesetzt werden und ein besonders leichtes Flugzeugskelett könnte schon bald aus dem 3D-Drucker kommen. Außerdem sollen diverse Verbesserungen an den Flügeln, Landeklappen und Flügelkanten zu einem deutlich geringeren Strömungs- und Luftwiderstand führen und so die Aerodynamik verbessern. Wissenschaftler schätzen die Einsparungen, die dadurch bei Emissionen gemacht werden können, auf etwa 20 Prozent.

Aber nicht nur Airlines müssen sich mit den Themen Umweltschutz und Nachhaltigkeit auseinandersetzen, sondern auch die Flughäfen. So sieht auch der Flightpath 2050 vor, dass Flughäfen ihren CO2-Ausstoß insbesondere mit verstärktem Einsatz erneuerbarer Energien vorantreiben. Diesen „grünen“ Strom könnten wiederum auch die Airlines nutzen und sich mehr auf die Flughafeninfrastruktur verlassen, anstatt selbst mithilfe von Gas durch die Hilfsturbine („auxiliary power unit“ – APU) Strom im parkenden Flugzeug zu erzeugen.

Kreisförmige Landebahnen #

Im Bereich der Logistik könnten sich am Flughafen die Start- und Landebahnen verändern und kreisförmig werden. Dadurch wäre es Flugzeugen möglich, unabhängig von der Windrichtung zu starten und zu landen. Ende der 1990er-Jahre hat sich die EU auf die Schaffung eines einheitlichen europäischen Luftraums („Single European Sky“; SES) geeinigt, um die Leistung des Flugverkehrsmanagements und der Flugsicherungsdienste zu verbessern. Die EU verspricht sich dadurch eine Einsparung der Auswirkungen der Luftfahrt auf die Umwelt um bis zu zehn Prozent. Bisher wurde das Konzept, das ohne die derzeitige Einteilung in unabhängige Sektoren auskommen soll, jedoch nicht umgesetzt.

Komplett emissionsfreies Fliegen bleibt aus heutiger Sicht wohl noch eine Illusion. Mithilfe kleinerer und größerer Adaptionen in allen Bereichen, die das Fliegen betreffen, könnten die Einsparungsziele dennoch erreicht werden.