Elektrische Flugzeugantriebe: Utopie oder gangbarer Weg?

21.03.2019 - 08:09 0 Kommentare

Um den CO2-Ausstoß im Luftverkehr merklich zu senken, bedarf es komplett neuer Flugzeugkonzepte. Eine Jahrhundert-Aufgabe, der sich Unternehmen wie Airbus, Siemens oder Rolls-Royce mit diversen Konzepten widmen.

Schriftzug

Schriftzug "Clean" auf der Außenseite eines Flugzeugs. © dpa /Klaus-Dietmar Gabbert

Videospiel-Fans dürften sich in der "eAircraft"-Abteilung von Siemens wohl fühlen: Mehrere große Monitore stehen in einem Raum in der Ecke. Davor sitzt ein Mitarbeiter auf einem Pilotensitz und navigiert mit dem Steuerknüppel einen Frachtcontainer auf den Bildschirmen. Vier elektrische Propellermotoren halten das Gewicht in der Luft und lassen sich präzise ansteuern. Die Simulation nutzt Siemens, um seine Hybrid-Elektro-Antriebe für Fluggeräte zu entwickeln und zu testen.

"Vor fünf, sechs Jahren sind wir noch als Spinner bezeichnet worden", sagt Frank Anton, Leiter der E-Flugzeug-Abteilung beim Münchner Technologiekonzern. Er sei froh, dass inzwischen auch zahlreiche andere Unternehmen eingestiegen seien und das Thema vorantrieben.

Elektrisches Fliegen klingt verheißungsvoll: Denn der Flugverkehr leidet am eigenen Erfolg. Zu viele Menschen wollen in Flugzeugen reisen, und dafür kaum etwas bezahlen. Und auch wenn die Maschinen immer effizienter werden, stellt das die Branche in Sachen Umwelt vor ein ernstes Problem. Zwar ist der CO2-Ausstoßes des Luftverkehrs innerhalb Deutschland zwischen 2000 und 2016 schon um rund 14 Prozent zurückgegangen, wie aus Daten des Umweltbundesamts hervorgeht. Aber weltweit steigen die Emissionen. Dabei ist die Luftfahrt je nach Auffassung für rund zwei bis fünf Prozent der weltweit von Menschen verursachten Klimagas-Emissionen verantwortlich.

© dpa, Frank Rumpenhorst Lesen Sie auch: Umweltschützer fordern Verzicht auf Flugreisen

Obwohl der Anteil des Luftverkehrs also gemessen am gesamten Schadstoffeintrag relativ gering ausfällt, steht Klimaschutz auf der Luftfahrt-Agenda weit oben. So hat sich die Branche bereits 2009 auf einen Plan zur Reduzierung der Emissionen geeinigt.

Der Plan der Internationalen Luftverkehrs-Vereinigung IATA sieht vor, ab 2020 in der Luftfahrt CO2-neutral zu wachsen. Bis 2050 sollen die Emissionen trotz Wachstum dann sogar auf die Hälfte der Emissionen von 2005 fallen.

Ohnehin ist die Luftfahrtbranche die erste, für die ein globales Klimaschutzabkommen gilt. Die Icao-Mitgliedstaaten haben der Branche eine Deckelung der CO2-Abgase im internationalen Luftverkehr auferlegt. Ziel der Staatengemeinschaft ist, den Ausstoß des Treibhausgases Kohlendioxid durch den internationalen Luftverkehr ab 2020 zu begrenzen.

Darum geht es

Mit dem Klimaschutzabkommen Corsia folgen die Icao-Staaten den Vorgaben des Kyoto-Protokolls von 1997, in dem eine Regelung für die Luft- und Seefahrt international verbindlich beschlossen wurde. Die International Air Transport Association (Iata) hatte daraufhin einen Plan ausgearbeitet, der für 2050 eine Halbierung der Emissionen im Vergleich zu 2005 anpeilt. Bis alternative Treibstoffe und gänzlich neue Technologien aber tatsächlich eine Netto-Reduzierung der Emissionen der Luftfahrt ermöglichen, soll das weitere Wachstum im Luftverkehr zunächst über ein Offsetting-System zur Emissions-Kompensation CO2-neutral gestaltet werden. In der Grafik ist das der hellblaue Bereich "Economic Measures":

Und auch die EU hat bereits vor Jahren ehrgeizige Ziele formuliert: Bis 2050 sollen die CO2-Emissionen pro Flugzeug im Vergleich zum Jahr 2000 um 75 Prozent reduziert werden. Der Lärm soll um 65 Prozent im selben Zeitraum zurückgehen. Nun stellt sich analog zum Straßenverkehr auch in der Luft die Frage: Könnten elektrische Flugzeuge eine Antwort auf diese Probleme und Herausforderungen sein?

Entwicklung geht in Richtung Hybrid-Antriebe

Die Entwickler dämpfen gleich mehrere Erwartungen. Zum einen werde es auf absehbare Zeit keine vollelektrischen Antriebe für größere Passagierflugzeuge geben, ist sich Siemens-Fachmann Anton sicher. Zu schwer seien die dafür notwendigen Batterien. Siemens, Airbus und der Triebwerkhersteller Rolls Royce, aber auch Boeing arbeiten mit Blick auf Passagierflugzeuge deshalb an Hybrid-Motoren, bei denen verschiedene Antriebstechniken miteinander kombiniert werden.

Bei Rolls Royce etwa sieht das so aus, dass eine Gasturbine über einen Generator den Strom produziert, der für elektrischen Motoren und die Bordfunktionen benutzt wird. Ziel sei es, durch ein verändertes Flugzeugdesign mit zahlreichen kleinen, elektrisch angetriebenen Propellern, bis zu 35 Prozent der Emissionen eines Flugzeugs auf diese Weise einzusparen, sagt Ulrich Wenger, Technologie-Chef beim Triebwerkhersteller. Auch Siemens entwickelt solche Antriebe - und zielt damit vor allem auf kurze und mittellange Strecken.

"42 Prozent aller Emissionen werden erzeugt durch Flüge von unter 1000 Meilen", sagt Anton, verspricht sich also von der Technik ebenfalls einen wesentlichen Beitrag. Auch der Lärm könne durch die Technik deutlich reduziert werden.

Doch dass mit der Hybrid-Technik drastisch Emissionen eingespart werden können, ist umstritten. "Alle Studien, die wir zu Hybridkonzepten bei Großflugzeugen durchgeführt haben, zeigen: Wenn ich nur das Antriebssystem austausche, gibt es keine Verbesserung, weder beim CO2-Ausstoß noch beim Kraftstoffverbrauch", sagt Mirko Hornung, Wissenschaftsvorstand bei der gemeinnützigen Forschungseinrichtung Bauhaus Luftfahrt. Dafür müssten noch weitere Faktoren geändert werden, etwa die Aerodynamik oder das Gewicht des Flugzeugs.

© Airbus, Lesen Sie auch: Fliegen wird das neue Öko

Hornung ist überzeugt: Nur vollelektrische Antriebe hätten einen so großen Wirkungsgrad, dass sie auch zu niedrigeren Emissionen führten. "Der ganz große Schlüssel dabei ist die Batterietechnologie", sagt er. Das kürzlich von Airbus vorgestellte Flugtaxi setzt zwar auf einen solchen Antrieb, doch für große Maschinen sind sie derzeit noch zu schwer.

Die Hersteller experimentieren deshalb erstmal weiter mit Hybrid. In zwei Jahren wollen Siemens und Rolls Royce ein erstes Regionalflugzeug abheben lassen, bei dem eines von vier Triebwerken mit einem Hybridmotor ausgestattet ist. Ein ähnliches Projekt mit einem kleineren Flugzeug, einer Dornier DO 228, verfolgen die Münchner unter anderem zusammen mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt.

Aber die Experten weisen noch auf einen anderen Umstand hin: Die neuen Antriebe lassen sich nicht einfach in die bestehenden Flotten verbauen. "Das würde nicht als Umbaumaßnahme funktionieren", sagt Hornung. "Wir reden von einer ganz neuen Klasse von Flugzeugen." Bis komplett neuen Systeme flächendeckend zum Einsatz kommen, dürfte es ohnehin noch Jahrzehnte dauern.

"Die klassischen Flugzeuge, die heute ausgeliefert werden, werden noch 25 bis 30 Jahre fliegen", sagt Volker Thum, Hauptgeschäftsführer beim Bundesverband der Deutschen Luft- und Raumfahrtindustrie. "Was in den nächsten 30 bis 40 Jahren in der Masse fliegt, ist bereits jetzt definiert." Umso wichtiger sei es deshalb, die Entwicklung möglichst schnell voranzutreiben und die neuen Maschinen zügig auf den Markt zu bringen.

Von: dk, dh mit dpa
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