Eine Energiewende in der Luftfahrt mit dem Ziel Zero Emission ist bis zur Mitte des Jahrhunderts möglich und bedarf eines umfassenden Innovationsschubs. Das sagen das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der Bundesverband der Deutschen Luft- und Raumfahrtindustrie (BDLI).
DLR und BDLI haben ein White Paper ‚Zero Emission Aviation – Emissionsfreies Fliegen‘ an das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) übergeben. Das Papier führt erstmals umfassend den aktuellen Forschungsstand sowie technologische Handlungsfelder auf dem Weg zum emissionsfreien Fliegen in allen Luftfahrtbereichen zusammen.
Mix an Technologien nötig
Dafür werden ein vielfältiger Technologiemix mit umfangreichen Entwicklungen in den Bereichen nachhaltige Kraftstoffe, neue Konfigurationen, Batterie- und Brennstoffzellentechnologie sowie verschiedene Hybridantriebslösungen und neue Gasturbinenkonzepte nötig sein. Die Transformation zur emissionsfreien Luftfahrt bis 2050 braucht die enge Zusammenarbeit von Wissenschaft, Industrie und Politik.
„Es ist jetzt Zeit ein neues Kapitel der Luftfahrt aufzuschlagen. Unser ‚White Paper‘ zeigt den Weg zum emissionsfreien Fliegen für den ‚Green Deal‘ der Luftfahrt, der zu neuen Technologien, attraktiven High-Tech Arbeitsplätzen, faszinierenden Produkten führt und den gesellschaftlichen Wohlstand in Deutschland und Europa fördert“, sagt Prof. Rolf Henke, Mitglied des DLR-Vorstands, zuständig für Luftfahrtforschung und -technologie. „Mit der Transformation einer ganzen Branche hält dieser Weg aber auch große Forschungsanstrengungen bereit. Insbesondere werden fliegende Demonstratoren ein wesentliches Element sein, beim Thema Elektrisches Fliegen, bei Wasserstoff, bei neuen Kraftstoffen und bei neuen Flugzeugkonfigurationen.“
Reiner Winkler, BDLI-Vizepräsident Luftfahrt unterstreicht: „Jetzt stehen wir vor zwei nie dagewesenen Herausforderungen. Zum einen hat die Corona-Pandemie die wirtschaftlich schwerste Krise unserer Branche ausgelöst. Der Zusammenbruch des weltweiten Luftverkehrs bedingt eine dramatische Situation für die Hersteller ebenso wie für unsere tief gestaffelte Zulieferkette, die in der gesamten Bundesrepublik beheimatet ist. Zum anderen steht die Luftfahrt an der Schwelle zum klimaneutralen Fliegen. Wir haben uns ambitionierte Ziele gesetzt: Bis 2050 werden wir klimaneutral fliegen. Darum zielen seit langem bis zu 90 Prozent unserer Investitionen in Forschung und Entwicklung unmittelbar auf die Senkung von Emissionen ab.“
In der Krise: erst recht Innovation
In der aktuellen Situation von massiver wirtschaftlicher Krise und maximaler technologischer Herausforderung bildet das vorliegende White Paper die Initialzündung für einen Aufbruch in disruptive Technologien. Zugleich verstärkt es den bewährten Pfad der Kooperation zwischen Industrie und luftfahrt-orientierter Großforschung. Das Flugzeug der Zukunft soll zugleich klimaneutral und wettbewerbsfähig sein und es soll in Deutschland und Europa gebaut werden. Das White Paper wird eine wertvolle Grundlage sein, die Zusammenarbeit von Forschung, Industrie und Politik zu intensivieren, um mit der „Energiewende am Himmel“ zugleich den Klimaschutz und den Wirtschaftsstandort Deutschland zu stärken.
Zero Emission Aviation erfordert einen großen Forschungsbedarf. Für das Ziel eines emissionsfreien Luftverkehrs müssen viele radikale Technologien parallel untersucht und hinsichtlich ihres Einsatzes in Abhängigkeit von Größe und Reichweite von Luftfahrzeugen bewertet werden. Im Bereich Urban Air Mobility und bei Regionalflugzeugen für kurze Reisen innerhalb von Ballungsgebieten zeigen batterie-elektrische Konzepte eine Perspektive, Luftfahrzeuge mit hybriden Antriebskonzepten auf Basis von Brennstoffzellen lösen perspektivisch heutige Flugzeuge auf der Kurz- und Mittelstrecke ab.
Einsatz von direkt verbranntem grünem Wasserstoff
Großes Potenzial für Emissionsminderungen auf der Mittel- und Langstrecke haben nachhaltige Kraftstoffe in Verbindung mit neuen Gasturbinenkonzepten. Besonders der Einsatz von direkt verbranntem grünem Wasserstoff rückt dabei langfristig in den Fokus. Perspektivisch ist der Einsatz von turbo-hybrid-elektrischen Antriebskonzepten bis hin zu Brennstoffzellen auch auf der Langstrecke denkbar. Neue Flugzeugkonfigurationen bieten die Möglichkeit neue Antriebstechnologien besonders effizient zu integrieren.
Die erfolgreiche Einführung von Schlüsseltechnologien für einen klimafreundlichen Luftverkehr benötigt umfangreiche Flugversuche und damit ein planmäßiges Demonstratoren-Programm. Bis die globale Flugzeugflotte in rund 20 bis 30 Jahren durch die nächste Generation ersetzt wird, sind neben Investitionen in neuen Technologien parallel finanzielle Mittel für die Verbesserung aktueller Luftfahrzeuge hinsichtlich ihrer Klimawirkung nötig.
Neue operative Maßnahmen wie die Implementierung einer klimaschonenden Routenführung könnten beispielsweise bereits in kürzester Zeit auf einen wesentlichen Teil der Flotte angewendet werden. Studien des DLR zeigen, dass bereits kleine Änderungen in der Flugführung mit lediglich um ein Prozent erhöhten Betriebskosten zu einer Verringerung der Klimaauswirkungen um bis zu zehn Prozent führen könnten.
