Wie das Fliegen grün werden soll

Die Luftfahrt muss ihre Umweltbilanz verbessern. Die großen Flugzeugbauer arbeiten unter Hochdruck an klimafreundlichen Technologien. Bis Bio-Kraftstoffe alltagstauglich sind, sollen auch Design-Ideen den CO₂-Ausstoß drosseln.

Auf der Straße ist das Summen von Elektroantrieben längst Alltag. E-Roller gehören ins Bild von Großstädten und Elektroautos sind in Europa so beliebt wie nie. In Städten ist die Mobilität der Zukunft  elektrisch. Passagiere in der Luft müssen sich hingegen noch gedulden, bis sie annähernd emissionsfrei reisen können. Die Branche ist unter Druck, Lösungen zu liefern. Schließlich gelten Flugreisen als besonders klimaschädlich, weil große Passagiermaschinen nach wie vor mit Kerosin fliegen und dabei reichlich umweltschädliche Stoffe ausstoßen. Eine internationale Studie mit Beteiligung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) beziffert den Anteil der Luftfahrt an der Klimaerwärmung mit 3,5 Prozent.

Die Forscher des DLR arbeiten genauso wie Flugzeughersteller an Methoden und Technologien für CO₂-neutrales Fliegen. Viele der Hersteller und Airlines setzen sich ambitionierte Ziele, wollen etwa ihre Emissionen bis zum Jahr 2030 halbieren und bis 2050 klimaneutral werden. Doch anders als der Automobilbranche fehlt ihnen bisher eine Alternative zum fossilen Treibstoff. Da nachhaltiges Kerosin oder Wasserstoff noch Zukunftsmusik sind, arbeiten die Hersteller parallel an Design-Ideen.

Die Vision E-Flieger

Aus der Ferne erscheint das Kleinflugzeug „Spirit of Innovation“ von Rolls-Royce wie eine gewöhnliche Propellermaschine. Doch tatsächlich handelt es sich bei dem silber-blauen Flitzer um einen Weltrekordhalter. Nach eigenen Angaben hat Rolls-Royce mit ihm das schnellste Flugzeug mit rein elektrischem Antrieb in die Luft gebracht. „Ein Meilenstein für die Dekarbonisierung der Branche und ein wichtiger Schritt hin zum ‚Jet Zero‘“, sagte Rolls-Royce-CEO Warren East beim Jungfernflug im vergangenen Jahr. Zwar kommt Rolls-Royce dem Antrieb der Zukunft damit ein ganzes Stück näher. Doch die Technologie ist noch längst nicht in der Lage, hunderte Passagiere in einem Schwung über den Atlantik zu befördern. Die Batterien sind entweder zu schwach oder zu schwer. „Die technologische Entwicklung der elektrischen Speichertechnik lässt realistisch erwarten, dass erste solche Flugzeuge – in der kommerziell relevanten Größe für 50 bis 70 Passagiere und mit mindestens 1.000 Kilometern Reichweite – in den 2040er-Jahren abheben werden“, lautet die Prognose des DLR. Bis dahin braucht es andere Lösungen.

Wasserstoff statt Kerosin

Airbus setzt bei der Entwicklung eines klimafreundlichen Flugzeugs daher voll auf Wasserstoff. „Die Nutzungsmöglichkeiten von Wasserstoff sind vielversprechend“, sagt Robert Thomson, Luftfahrtexperte der Unternehmensberatung Roland Berger. „Jedoch bleiben einige Hürden zu überwinden, bevor die Luftfahrtindustrie dieses Antriebsmittel flächendeckend annehmen kann.“ Denn Wasserstoff ist nicht pflegeleicht. Dank seiner hohen Energiedichte wiegt er zwar deutlich weniger als Kerosin oder Batterien, aber er benötigt bis zu viermal mehr Volumen als gängiger Treibstoff. Und jeder Fluggast, der schon mal stundenlang die Knie an den Vordersitz quetschen musste, weiß: An Bord ist Platz ein knappes und teures Gut. Die Flugzeugbauer können also nicht einfach einen Kerosin- gegen einen Wasserstofftank austauschen. Sie müssen die komplette Maschine neu denken.

Airbus schickt in dem Projekt ZEROe direkt drei Ideen ins Rennen, um im Jahr 2035 als weltweit erster Hersteller ein größeres Passagierflugzeug für emissionsfreies Fliegen auf den Markt zu bringen. Unter den drei Wasserstoffmodellen sticht der sogenannte Nurflügler namens Blended Wing Body (BWB) ins Auge. Rumpf und Tragflächen gehen bei diesem Flugzeugtyp ineinander über, sodass die Maschine ein V formt und die Passagiere quasi in den Tragflächen Platz nehmen. Airbus will mit dieser wasserstoffbetriebenen Maschine bis zu 200 Personen transportieren und eine Reichweite von rund 3.700 Kilometern überwinden.

Boeing setzt auf Bio-Kraftstoffe

Während Airbus Wasserstoff ins Zentrum seiner Nachhaltigkeitsstrategie stellt, setzt Konkurrent Boeing auf sogenannte Bio-Kraftstoffe. Zu diesen nachhaltigen Flugzeugtreibstoffen (SAF) zählen unter anderem pflanzliche Stoffe, recycelte Haushaltsabfälle und gebrauchtes Küchenöl. Bislang dürfen Flugzeuge im internationalen Luftverkehr nur bis zur Hälfte mit SAF betankt werden. Boeing fordert von den Regulierern eine Lockerung, denn bis zum Jahr 2030 will der US-Branchenriese vollständig mit Bio-Kraftstoffen angetriebene Passagiermaschinen entwickeln. Schon im Jahr 2018 machte er mit einem Testflug des ecoDemonstrator 777 vor, dass ein vollständiger SAF-Antrieb möglich ist.

Treibstoffsparen dank Haifischflosse

Ob SAF oder Wasserstoff, Airbus oder Boeing: Die Technologien stecken noch in den Kinderschuhen. Zudem ist die gesamte Infrastruktur in der Luftfahrt nach wie vor weitgehend auf Kerosin ausgerichtet. Die Transformation wird also ein langwieriger und teurer Prozess. Aber die Branche hat verstanden, dass sie nicht irgendwann, sondern möglichst schnell nachhaltig werden muss. Kurzfristigere Lösungen als die Kerosin-Alternativen könnten neue Flugzeugformen sein. Für deren Entwicklung hat sich Boeing mit der US-Raumfahrtbehörde NASA zusammengetan und einen sogenannten Schulterdecker entwickelt. Dessen Tragflächen sind nicht an der Seite, sondern oben am Rumpf positioniert und sorgen so für mehr Auftrieb. Tests hätten gezeigt, dass diese „Transonic Truss-Braced Wings“ den Treibstoffverbrauch um bis zu neun Prozent senken können.

Dieser Effizienzgewinn scheint gering, doch in der Summe machen die kleinen Erfolge schon einen großen Unterschied. Wenn Antriebe, die Effizienz der Flugzeuge und der optimierte Betrieb ineinandergreifen, kann die Luftfahrt nach Einschätzung von Experten ihre Klimaziele erreichen – auch wenn das ein beschwerlicher Weg wird.