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Emissionsfrei unterwegs Die Vision des elektrischen Linienflugs

von Michael Brehme, dpa/uri

31.10.2019

Flugzeug über einer Ölpumpe in den USA. Die Luftfahrtbranche sucht angestrengt nach emissionsarmen Antrieben.
Source: Keystone

Die Suche nach alternativen Antriebsformen treibt Airlines und Flugzeughersteller um wie nie – doch bislang fehlt es an rentablen emissionsarmen Alternativen. Forscher glauben, für einen Teil des Problems die Lösung gefunden zu haben.

Noch handelt es sich zwar lediglich um eine Vision des elektrischen Fliegens der Zukunft – aber gemessen daran hat Josef Kallo schon genaue Vorstellungen.

Es bestehe eine gute Chance, dass in zehn Jahren erste Prototypen mit bis zu 80 Passagieren auf Kurz- und teilweise Mittelstrecken weitgehend emissionsfrei unterwegs sein könnten, sagt der renommierte Forscher am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Stuttgart. Auf der Suche nach den Flugzeugen der Zukunft setzen Wissenschaftler und Ingenieure auf alternative Antriebsvarianten. Kallo vertraut auf grosse Mengen Wasserstoff, die in Brennstoffzellen so viel elektrische Energie erzeugen sollen, dass Passagiermaschinen damit abheben, fliegen und landen.

Technologie grundsätzlich verfügbar

Seit 1998 schon forscht Kallo an Brennstoffzellen, seit 2006 speziell am Einsatz derselben in Flugzeugen. Der 46-Jährige sieht sein Team in diesem Segment international führend und sagt, nach derzeitigem Stand habe diese elektrische Antriebsform um 2030 herum Markt- und Serienreife für kleinere Flugzeuge erreicht. Dann sei denkbar, dass Airlines einen Teil ihrer Flüge mit Wasserstoffantrieb absolvierten. «Die Technologie dafür ist heute grundsätzlich schon verfügbar, sie muss jetzt nur noch übertragen werden in grössere Flugzeuge.»

Das allerdings erfordert nicht nur viel Mühe, sondern auch viel Geld. Die technische Weiterentwicklung, die Produktion und letztlich die Zulassung solcher Flieger seien extrem teuer und dauerten sehr lange, sagt Kallo, der auf nennenswerte Investitionen aus der Industrie hofft. Wenn alles ineinandergreife, werde es noch gut 15 Jahre dauern, bis Flugzeuge mit bis zu 80 Passagieren an Bord bei einer Geschwindigkeit zwischen 550 bis 600 Kilometern pro Stunde und auf Distanzen von bis zu 2000 Kilometern auch im Linienverkehr sichtbar seien.

Josef Kallo, Koordinator und Teamleiter Forschungsgruppe «Energiesystemintegration» am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Foto: Sebastian Gollnow/dpa
Bild: Sebastian Gollnow/dpa

Solche Maschinen könnten dann Zubringerflüge zu Drehkreuzen wie dem Frankfurter Flughafen übernehmen, auch ein Aufbau von Regionalflugnetzen zwischen kleineren Airports sei denkbar. Unter dem Strich könne ein deutlicher Rückgang der Emissionen stehen.

Brennstoffzelle bei langen Strecken problematisch

Die Suche nach alternativen Antriebsformen treibt Airlines und Flugzeughersteller derzeit um wie nie. Doch anders als im Strassenverkehr fehlt es beim Fliegen bislang an wirtschaftlich rentablen emissionsarmen Antriebsalternativen – Visionen wie die von Kallo stossen da angesichts einer sich ausbreitenden Flugscham auf mehr Gehör als früher. Das Problem: Kein bisher bekannter Ansatz überzeugt die Branche nachhaltig, am ehesten gelten noch verschiedene Arten synthetischer Kraftstoffe als Hoffnungsträger.

Auch Kallos Ansatz hat Nachteile, vor allem ökonomische: So fällt die Leistungsfähigkeit der Brennstoffzellen deutlich hinter die des herkömmlichen Kraftstoffantriebs zurück. Heisst: Wenn Linienflugzeuge weiter als 2000 Kilometer fliegen sollen, müssten entweder die Passagierzahl reduziert oder die Geschwindigkeit gedrosselt werden, vermutlich sogar beides. Für grosse Airlines, die oft wesentlich mehr Menschen von A nach B transportieren, kaum rentabel. Ein Lufthansa-Sprecher sagt auf Anfrage: «Etwa 80 Prozent der Flüge entfallen auf Strecken, die länger als 1500 Kilometer sind. Dafür gibt es heute und auf absehbare Zeit keine gleichwertigen und schnellen Alternativen und auch keine neuen Antriebstechnologien.»

Markt ist gerade erst am Entstehen

Inwiefern sich mit Wasserstoff und Brennstoffzellen angetriebene Flugzeuge auf dem Markt durchsetzen, dürfte auch entscheidend davon abhängen, inwiefern sich die Leistungsfähigkeit der Systeme noch erhöht. Der Markt hierfür sei gerade erst im Entstehen, sagt Kallo, der für seine Forschung nach eigenen Angaben Fördergelder vom Bundeswirtschafts- und Bundesverkehrsministerium, aber auch von grossen Industriekonzernen erhält. «Die Leistungsfähigkeit der Systeme hat sich allein in den letzten drei Jahren verdoppelt», berichtet er. Die weitere Entwicklung sei schwer abzusehen. Kurzum: Wenn noch leistungsfähigere Systeme auf den Markt kommen sollten, könnten mehr Passagiere bei höheren Geschwindigkeiten weiter transportiert werden.

Noch viele HürdenAutonom und elektrisch: Wann heben die ersten Flugtaxis ab?

Wer auf Wasserstoff-Flieger setzt, muss allerdings wegen der geringeren Energiedichte von Wasserstoff im Vergleich zu Kerosin mächtige Tanks einplanen. «Die Tanks müssten daher drei Mal so gross sein wie bei einem konventionellen Flugzeug. Dafür bräuchte man auch grössere Flugzeuge, Flughafenterminals sowie Start- und Landebahnen», heisst es von der Lufthansa. Zudem sei die Speicherung grosser Wasserstoffvorräte aufwendig und energieintensiv. Man sehe die Luftfahrt von einem Wasserstoffantrieb «noch weit entfernt».

Optimismus bei Rolls-Royce

Beim britischen Konzern Rolls-Royce, der Antriebssysteme herstellt und kürzlich die Elektroflug-Einheit von Siemens gekauft hat, zeigt man sich optimistischer. Systeme wie das von Kallo beschriebene seien zumindest im regionalen Luftverkehr bis 2030 denkbar. Man arbeite selbst beispielsweise mit dem Flugzeughersteller Airbus an der Entwicklung von E-Fliegern.

Die Antriebsfrage im Luftverkehr hat natürlich auch eine politische Komponente. Die Politik steht, getrieben von gesellschaftlichen Bewegungen wie Fridays for Future, unter Druck – und übt nun ihrerseits Druck auf die Branche aus. Bislang tut sich allerdings wenig, was auch damit zusammenhängt, dass bisher nur geringe Mengen von synthetischem Treibstoff zu sehr hohen Preisen verfügbar sind. Die Lufthansa beklagt, solche Kraftstoffe seien derzeit dreimal so teuer wie herkömmliches Kerosin. Dennoch halte man synthetisch hergestellte Kraftstoffe perspektivisch für «die einzige echte Alternative», um Emissionen in der Luftfahrt zu «neutralisieren».

Kallo wird also weiter Überzeugungsarbeit leisten müssen, damit aus seiner Vision des Fliegens mit Brennstoffzellen-Antrieb mal mehr als ein reines Nischenprodukt wird. Zumal das Ganze auch nur dann klimaneutral wäre, wenn die grossen Mengen Wasserstoff gänzlich aus erneuerbaren Energien stammen. Perspektivisch setzt der Wissenschaftler auch auf seine Kollegen aus der Automobilindustrie, in der die Entwicklung von Antrieben mit Brennstoffzellen und Wasserstoff gerade an Fahrt gewinne. Hunderte Millionen Euro würden da zurzeit ausgegeben, sagt Kallo – von der Entwicklung solcher leistungsfähiger Systeme könne auch die Luftfahrt nur profitieren.

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