Luftfahrt

Wie sauber geht Fliegen?‎

Kerosin ist ein großer Kostentreiber der Airlines. Gleichzeitig gewinnt Klimaneutralität für die Branche immer mehr an Bedeutung. In Oberbayern arbeiten Forscher mit Unternehmen an umweltfreundlichen Technologien für das Fliegen von morgen. ULRICH PFAFFENBERGER

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E-Flugzeug Ce-Liner - begeistert nicht nur Ingenieure. Foto: Bauhaus Luftfahrt

Wozu noch ein Auto kaufen?“, fragte die Deutsche Welle beeindruckt. Die Global Edition des „Handelsblatts“ zeigte sich überzeugt: „The Sky is the limit“. Und der „Tagesspiegel“ widmete sich der „Elektromobilität in der Luftfahrt“. Das E-Flugzeug Ce-Liner mit seinen kühn gebogenen Flügeln begeistert nicht nur Ingenieure, sondern entfacht offenbar auch die Fantasie der Betrachter.

Mirko Hornung von der Forschungseinrichtung Bauhaus Luftfahrt überrascht das nicht. Der Vorstand für Wissenschaft und Technik in der bayerischen Denkfabrik für die Zivilluftfahrt sieht in dem erstmals 2011 vorgestellten revolutionären Modell alles vereinigt, was die kommerzielle Fliegerei bewegt. Er ist überzeugt: „Heute und morgen wird der Einfluss der Luftfahrt auf die Umwelt an vorderster Stelle in Forschung und technologischer Entwicklung stehen.“

Die Luftfahrtindustrie investiert derzeit massiv in umweltfreundliche Zukunftstechnologien. Dahinter stehen das Streben nach Nachhaltigkeit, aber auch betriebswirtschaftliche Überlegungen. Kerosin ist einer der größten Kostenfaktoren für die Airlines. „Jeder Liter Treibstoff, den ein Flugzeug einspart, reduziert die Emissionen, gleichzeitig aber auch die Betriebskosten“, sagt Bernhard P. Schmidt, verantwortlich für Corporate Business Development Aerospace and Mobility bei der Fraunhofer-Gesellschaft in München. Fluggesellschaften rechneten mit dieser Größe. „Wenn sich der Kraftstoffverbrauch von Autos in den letzten 50 Jahren ebenso reduziert hätte wie der von Flugzeugen, hätten wir die heutige Diskussion um Fahrverbote wohl nicht in dem Ausmaß“, so Schmidt.

Strengere Standards

Forscher und Ingenieure in Oberbayern arbeiten an Technologien für die Flugzeuge von morgen. Neben der Sicherstellung des ökonomischen Erfolgs müssten die immer strenger werdenden Standards in Bezug auf Emissionen und Lärm erfüllt werden, sagt Hornung vom Bauhaus Luftfahrt. Der promovierte Luftfahrttechniker betont, dass es sich um eine Querschnittsaufgabe handelt: „Wir brauchen ein Zusammenwirken traditioneller Disziplinen wie der Aerodynamik mit neuen Forschungsbereichen zu alternativen Kraftstoffen oder veränderten Energiequellen.“ Der Ce-Liner vereine visionär all dies und er markiere die Flugroute für Forschung und Industrie. Das Konzept aus Ottobrunn zeige einen Stand des technischen Fortschritts, bei dessen Umsetzung es nicht mehr um das „Ob“, sondern nur noch um das „Wann“ und „Wie“ gehe.

Dass der Prozess sich eher evolutionär entwickeln wird und keinen disruptiven Umstieg erlaubt, ergibt sich aus der Vielfalt des Luftverkehrs. Das Spektrum reicht von der Drohne bis zum A 380, vom Helikopter bis zum Zeppelin, vom Kurzstreckenflieger bis zum Interkontinentaltransport. „Wir lernen beim Umsetzen“, sagt Hornung. „Für eine Lösung ist das System schon viel zu groß. Darum werden wir in den nächsten Jahrzehnten noch einige Mischlösungen kennenlernen und ausprobieren.“

Neuartige Flugzeugsysteme

Dass dabei elektrische Antriebe eine realistische Perspektive darstellen, steht für Fraunhofer-Experte Schmidt außer Frage. „Im kleinen Maßstab fliegen sie ja bereits. Im großen Maßstab ist noch viel Entwicklung nötig.“ Allerdings sei dann nicht nur von neuen Antrieben die Rede, sondern von vollkommen neuen Flugzeugsystemen. Schmidt: „Mehr und mehr Komponenten, die heute hydraulisch über die Gasturbinentriebwerke betrieben werden, können durch elektrische Systeme ersetzt werden. Bis hin zum elektrischen Rollen der Flugzeuge zur Startbahn, das heute oft Unmengen an Kerosin auf dem Taxiway verbraucht.“ Grundsätzlich neue Antriebsformen gibt es bisher nur auf dem Papier. Das liege auch daran, so Schmidt, dass „sich die Triebwerkshersteller vernünftigerweise um die Optimierung der aktuellen Gasturbinentriebwerke kümmern. Nur damit können kurz- bis mittelfristige weitere Emissionsreduzierungen erreicht werden.“

Das Verbesserungspotenzial in den nächsten 20 Jahren schätzt Hornung vom Bauhaus Luftfahrt auf circa 35 Prozent. „Dies wird durch ein Bündel von Effizienzsteigerungsmaßnahmen im Triebwerk selbst erreicht“, ergänzt Schmidt und verweist auf Arbeiten an Hybridtechnologien, bei denen Gasturbinen durch elektrische Komponenten ergänzt oder Triebwerke in bestimmten Flugabschnitten elektrisch betrieben werden.

Aber auch die Optimierung von An- und Abflugverfahren sowie von Flugrouten und die Verringerung von Wartezeiten am Boden und in der Luft sollten zu Einsparungen beitragen. Leichtere Bauteile helfen außerdem, das Gewicht zu reduzieren. Derlei ist auch schon in den Entwürfen des Ce-Liners zu sehen. Dabei macht sich das Bauhaus Luftfahrt nicht nur über die technischen Dimensionen Gedanken, sondern auch über die wirtschaftlichen. Schließlich sollen sich für die Betreiber die Investitionen in die neue Technik rechnen. Auch wenn sich mittelfristige Vergleichsrechnungen zu den Kerosinkosten wegen der starken Preisschwankungen schwierig gestalten: In Ottobrunn geht man davon aus, dass die elektrischen Antriebe bis zum Jahr 2035 auch vom Preis her wettbewerbsfähig sein werden.

Synthetisches Kerosin

Die Luftfahrt allein könne den Paradigmenwechsel jedoch nicht stemmen: „Damit hier wirtschaftliche Lösungen zustande kommen, müssen sich auch andere Verkehrsträger auf innovative Antriebsformen einlassen“, sagt Hornung. „Unsere Arbeit zielt darauf ab, dass die Ergebnisse sich auch außerhalb der Luftfahrt nutzen lassen.“ So hatte bei der diesjährigen Fachmesse ILA in Berlin eine Art solarer Flugkraftstoff Premiere. Der gesamte Produktionsprozess für synthetisches Kerosin, einen erneuerbaren Kraftstoff aus Sonnenlicht, Wasser und Kohlenstoffdioxid (CO2), wurde erfolgreich durchlaufen. „Das könnte die Zukunft der Luftfahrt maßgeblich beeinflussen“, freut sich Hornung.