Kerosin |

Womit werden Flugzeuge in Zukunft angetrieben? Die Luftfahrt-Branche wartet auf nichts weniger als eine Revolution. Die braucht sie dringend, um klimaneutral zu werden. Die derzeit gängigen Alternativen zu Kerosin sind Strom und Wasserstoff. Warum Elektro-Flugzeuge nur bedingt als Alternativen taugen, hat uns Luftfahrt-Experte Tobias Grosche vergangene Woche erklärt. Aber was ist mit Wasserstoff? Der Aviation-Professor an der Hochschule Worms erörtert im Gespräch mit Business Insider die beiden Möglichkeiten, Wasserstoff für den Flugzeugvortrieb zu nutzen.

Zum einen kann man Wasserstoff zusammen mit Luft im Triebwerk verbrennen. Dabei entstehe laut Grosche kein CO2, sondern nur Wasserdampf und andere Verbrennungsgase in minimaler Menge. Zum anderen könne man Wasserstoff in Elektrizität umwandeln. Dafür brauche man eine Brennstoffzelle, die Wasserstoff und Sauerstoff dafür nutzt, Strom zu erzeugen. Das Flugzeug wäre in der Folge leiser und es gäbe keine Kondensstreifen. Allerdings sei diese Technologie teuer und die Brennstoffzelle würde für zusätzliches Gewicht sorgen.

Wasserstoff braucht mehr Platz als Kerosin – aber woher nehmen?
Grundsätzlich sieht Tobias Grosche für beide Konzepte noch technische Hürden. Die eine Herausforderung betrifft die Infrastruktur am Boden; also die Tanks, Leitungen und die Art und Weise der Flugzeugbetankung – alles im Moment noch nicht eingestellt auf Wasserstoff. Die andere ist eine Frage des Designs: Wie kann, wie muss ein Flugzeug aussehen, das Wasserstoff benutzt?

„Es wird am Ende eine Frage des Platzes sein“, so Grosche. „Mit dem herkömmlichen Design des Flugzeugs wird es nicht klappen, denn Wasserstoff braucht mehr Volumen als Benzin und muss deshalb entweder komprimiert oder auf unter minus 200 Grad gekühlt werden.“ Grosche vermutet, dass man den Wasserstoff in kugel- oder zylinderförmigen Tanks mitnehmen muss. Die passen entweder in den Rumpf eines Flugzeuges (was Kapazität entweder von Passagieren oder Fracht reduzierte) – oder das Flugzeug muss anders designt werden. Nimmt man den Wasserstoff im Rumpf mit, so wie Airbus das mit einem der Flugzeuge aus der Wasserstoff-Konzeptreihe „ZEROe“ plant, wäre die Kapazität der Flugzeuge begrenzt. Außerdem wären die Reichweiten von Langstrecken-Flugzeugen mit herkömmlichen Antrieben wie dem Airbus A350 oder einer Boeing 747 nicht realisierbar.

Flugzeugbauer, Airlines, Flughäfen: Alle arbeiten gerade an Konzepten für eine Wasserstoff-Infrastruktur
Während Boeing sich bislang noch nicht zu einer Technologie bekannt hat, setzt Airbus mit seinem Konzept „ZEROe“ klar auf Wasserstoff – zumindest in der Theorie, so Grosche. „Beide Flugzeugbauer setzen vor allen Dingen darauf, die bestehenden Flugzeuge immer effizienter zu machen.“ Auch die Airlines wissen, dass sie sich nicht bis zu einer möglichen Fertigstellung eines Wasserstoff-Flugzeugs 2035 zurücklehnen können. Deshalb setzt die Branche bis dahin in erster Linie auf den Einsatz von nachhaltigen Kraftstoffen.

Die mögliche Umstellung auf Wasserstoff bringt ganz neue Geschäftsfelder mit sich. Wasserstoff erfordert eine andere Infrastruktur als fossile Kraftstoffe. Tobias Grosche weist zum Beispiel auf das amerikanische Unternehmen „Universal Hydrogen“ hin, das Wasserstoff in einem Behälter liefern kann, der ähnlich wie ein Frachtcontainer in Flugzeuge eingebaut werden kann.

Selbst wenn Airbus 2035 tatsächlich sein erstes Wasserstoff-Flugzeug auf den Markt bringt, sagt Tobias Grosche, werde es noch lange dauern, bis Airlines ihre Flotten vollständig umgestellt haben. Denn: Ein Flugzeug habe eine Lebensdauer von 20 bis 30 Jahren. Ob die Luftfahrt bis 2050 also wirklich CO2-neutral fliegen kann, bleibt nach wie vor ein Wettlauf gegen die Zeit. Außerdem weist Grosche darauf hin, dass Wasserstoff teuer und begrenzt ist – auch die ökonomische Perspektive ist für die Airlines, Stand heute, also noch herausfordernd. Quelle: ‚BusinessInsider‚.

In den frühen Morgenstunden sieht man sie derzeit am deutlichsten: Seitdem vom Frankfurter Flughafen aus wieder mehr Flugzeuge starten, verdichten sich am Himmel über Mainz die Kondensstreifen. Sie wirken ungefährlich, doch Klimaforschern bereiten sie schon lange Sorgen. Nicht, weil es sich dabei um sogenannte Chemtrails handeln würde, wie einige Verschwörungserzähler vermuten, sondern weil sie zur Klimaerwärmung beitragen. Denn: Kondensstreifen verursachen noch vor CO2 den größten Anteil zur Klimaerwärmung durch die Luftfahrt. Das haben Forschende des Deutschen Instituts für Luft- und Raumfahrtzentrum (DLR) gemeinsam mit der NASA herausgefunden.

Kondensstreifen werden zu „wärmenden“ Wolken
Während des Fliegens stoßen Flugzeuge schwarze Kohlenstoffpartikel – sogenannte Rußpartikel – aus, weil der Kraftstoff nicht vollständig verbrannt wird. Neben Ruß enthalten Flugzeugabgase auch Wasserdampf. In großer Höhe, wo die Luft sehr kalt ist, kondensiert das Wasser an den Partikeln und gefriert. In einer Höhe zwischen 8000 und 12.000 Metern entstehen Eiskristalle, die wir als Kondensstreifen sehen. Diese Eiskristalle können mehrere Stunden bestehen und hohe Wolken bilden – sogenannte Kondensstreifen-Zirren. Je nach Sonnenstand und Untergrund entfalten sie eine wärmende oder kühlende Wirkung. Forschungsarbeiten zeigen, dass global die wärmende Wirkung überwiegt.

Gemischter Treibstoff hilft dem Klima
Seit Jahren forschen Wissenschaftler des Deutschen Luft- und Raumfahrtzentrums (DLR) in Zusammenarbeit mit der NASA, ob Flugzeuge mit Biosprit umweltfreundlicher fliegen. Mit ihren Versuchen konnten die Wissenschaftler nachweisen, dass sich mit der Verwendung einer 50-50-Mischung aus Kerosin und nachhaltigem Treibstoff die Zahl der Eiskristalle in den Kondensstreifen um die Hälfte reduzieren lassen. „Wir konnten eindeutig nachweisen, dass weniger Rußpartikel durch nachhaltige Kraftstoffe in den Abgasen weniger Eiskristalle in Kondensstreifen zur Folge haben“, so Christiane Voigt vom DLR-Institut für Physik der Atmosphäre. „Eine geringere Anzahl von Eiskristallen verringert den durch Kondensstreifen verursachten zusätzlichen Energieeintrag in die Atmosphäre. Damit verringert sich die klimawärmende Wirkung der Kondensstreifen-Bewölkung deutlich.“ Die Wissenschaftler gehen davon von einem Prozentsatz um 20 bis 30 Prozent aus.

Fliegen für die Wissenschaft
Bereits 2018 hatten die Wissenschaftler die Versuche durchgeführt. Dazu flog das DLR-Forschungsflugzeug ATRA, ein Airbus A320, vom US-Militärstützpunkt Ramstein in Rheinland-Pfalz aus mit verschiedenen Kraftstoffmischungen über Deutschland. Ihm folgte mit ein bis zwei Minuten Verzögerung das Forschungsflugzeug CD-8 der NASA. Mit Hilfe von Messgeräten konnten die Wissenschaftler der NASA, des DLR sowie des Max-Planck-Instituts für Chemie Daten über Emissionen und Kondensstreifen erfassen. Sie probierten auch verschiedene Treibstoffmischungen aus – darunter ein nachhaltiger Biokraftstoff. Inzwischen gibt es einzelne Versuche der Airlines, ihre Flieger mit Biokraftstoff zu betanken. Im Mai 2021 kündigte Air France seinen ersten Langstreckenflug von Paris ins kanadische Montreal mit teilweise nachhaltigem Treibstoff aus Speiseöl an. Bei dem Testflug waren Kerosin und 16 Prozent Biokraftstoff im Tank. Bisher seien maximal 50 Prozent Biokraftstoff in Flugzeugen zugelassen, weiß Martin Kaltschmitt, Leiter des Instituts für Umwelttechnik und Energiewirtschaft der Technischen Universität Hamburg.

Herausforderung Kraftstoffentwicklung
Die größte Herausforderung auf dem Weg zum klimafreundlichen Fliegen sei die Entwicklung von Biosprit, sagen Wissenschaftler. Biokraftstoff, sogenannter Sustainable Aviation Fuel (SAF), wird derzeit vor allem aus alten Pflanzen- und Speiseölen hergestellt. Im Gegensatz zum herkömmlichen Kerosin auf Mineralölbasis werden Biokraftstoffe nicht subventioniert und sind noch wesentlich teurer, auch weil sie nur in geringen Mengen hergestellt werden können. „Biobasierende Treibstoffe werden nicht die einzige Lösung sein. Mit biobasierendem Sprit bekommen wir nicht die Menge, die es braucht“, meint Patrick Le Clercq, ECLIF-Projektleiter vom DLR-Institut für Verbrennungstechnik in Stuttgart. Die Zukunft liege ebenso beim Wasserstoff, glaubt Le Clerq. In weiteren Versuchen wollen die Wissenschaftler vom DLR und der NASA nun untersuchen, wie sich hundertprozentiger Biokraftstoff auf die Atmosphäre auswirkt. Quelle: ‚Tagesschau.de‚.