Luftfahrt 19.10.2012, 19:55 Uhr

Ehrgeizige Umweltziele in der Luftfahrt

Die Fluggesellschaften dieser Welt, gemeinsam mit den Regierungen und den Flugzeugherstellern, versuchen, die Umweltbelastungen durch das Fliegen weiter zu reduzieren. Den Flugzeugherstellern gelingt das besser als den Regierungen – so kommt die Vereinheitlichung des europäischen Luftraums nur mühsam voran.

Die Luftfahrtindustrie unternimmt Anstrengungen zur Reduzierung des CO2-Ausstoßes.

Die Luftfahrtindustrie unternimmt Anstrengungen zur Reduzierung des CO2-Ausstoßes.

Foto: Lockheed Martin

„Mehr als zehn Jahre arbeiten wir schon daran, aber noch immer klappt es nicht.“ Mit diesen Worten beklagte der für den Verkehr zuständige EU-Kommissar Siim Kallas in der vergangenen Woche in Limmasol die anhaltende Erfolglosigkeit der Europäer und die offenbare Unlust der europäischen Staaten, ihre Luftverkehrsmanagement- und Flugsicherungssysteme zu koordinieren und zu vereinheitlichen.

Noch immer wird der Himmel über Europa von 27 nationalen Flugsicherungssystemen überwacht und 60 Flugverkehrszentren. Das lässt jeden der täglich rund 27 000 Flüge über Europa durchschnittlich um 42 km länger werden. Was wiederum die Fluggesellschaften nicht nur ungefähr 5 Mrd. € im Jahr kostet, sondern auch Millionen von Tonnen CO2. Ließen sich weltweit alle Flüge um 1 min verkürzen, könnte das 4,8 Mio. t CO2 sparen, so eine Berechnung von Boeing. Und ein vereinheitlichter europäischer Luftraum könnte allein den Kerosinbedarf der europäischen Luftfahrt um 10 % und mehr senken, so die EU-Kommission.

Demgegenüber hat die Luftfahrtindustrie in den letzten 40 Jahren deutliche Fortschritte gemacht: Die Flugzeuge sind um 75 % leiser geworden und benötigen 70 % weniger Sprit. Derzeit verbrauchen die modernsten Flugzeuge auf 100 km um die 3,5 l pro Passagier.

3 % der weltweiten Treibhausgase stammen von der Luftfahrt

Aktuell trägt der Luftverkehr an die 3 % zu den Treibhausgasen weltweit bei: Aber der CO2-Ausstoß der Luftfahrtbranche wächst schnell – um 87 % ist er allein seit 1990 gestiegen. Der Grund: Der Luftverkehr nimmt rapide zu und soll in den nächsten Jahren weiter zwischen 4 % und 5 % pro Jahr wachsen.

Doch es gibt kaum eine Branche, die wie die Luftfahrtindustrie versucht, ihren CO2-Ausstoß zu verringern. Dabei fallen Umwelt- mit ökonomischen Interessen zusammen: Je weniger Sprit ein Flugzeug braucht, umso höher seine Wirtschaftlichkeit, umso niedriger zugleich der CO2-Ausstoß.

Vier große Bereiche sind es vor allem, auf denen die Branche forscht und entwickelt, um den CO2-Ausstoß – und die Kosten des Luftverkehrs – zu senken.

Da ist erstens der Versuch, den europäischen Luftraum zu vereinheitlichen, was nicht nur die Kosten senken und die Umwelt entlasten, sondern auch die Kapazität des Luftraums und die Sicherheit des Luftverkehrs erhöhen würde. Die Europäer haben dafür ihr nur langsam vorankommendes Single European Sky/SESAR-Programm, eine Initiative von Eurocontrol und der Europäischen Kommission. Die USA haben mit NextGen (Next Generation Air Transportation System) ein vergleichbares Programm.

Alternative Treibstoffe für Flugzeuge bewegen die Luftfahrt-Branche

Das zweite große Thema sind alternative Treibstoffe für Flugzeuge. So hat der europäische Flugzeughersteller Airbus sich Mitte dieses Jahres mit der Tsinghua-Universität zusammengetan, um die Möglichkeiten der Produktion alternativer Treibstoffe in China zu untersuchen – China gilt in der Luftfahrt als der am schnellsten wachsende Markt. Ende September hat Airbus auch noch mit der chinesischen Sinopec ein Kooperationsabkommen zur Entwicklung solcher Treibstoffe unterzeichnet.

Boeing hat weltweit ähnliche Kooperationen, immer mehr Fluggesellschaften machen Langzeittests – sei es mit Treibstoffen aus der Jatropha-Pflanze, aus tierischen Fetten oder altem Öl aus Großküchen. Lieferanten klassischer Erdölprodukte wie BP beteiligen sich an dieser Suche nach Alternativen.

Doch bei alternativen Treibstoffen wird mit einer hinreichenden Verfügbarkeit in den nächsten zehn Jahren kaum zu rechnen sein. Wenn sich die Luftfahrt so weiterentwickelt wie erwartet (jährliches Wachstum zwischen 4 % und 5 %), dann könnten im Jahr 2030 täglich gut 5 Mio. Barrel (1 Barrel = 159 l) alternativer Flugzeugkraftstoffe nachgefragt werden. Dafür würden, so Berechnungen von BP, gut 100 Mio. ha Land benötigt und 1000 Raffinerien.

Deshalb, so eine Einschätzung des Bundesumweltministeriums, „bestehen wegen der vielen beeinflussenden Parameter erhebliche Unsicherheiten hinsichtlich der verfügbaren Biomassepotenziale für die Herstellung von Biokraftstoffen, die derzeit nur mit großer Unsicherheit geschätzt werden können“.

Zudem müssen die alternativen Treibstoffe immer sogenannte „drop in fuels“ sein, also Treibstoffe , die in herkömmlichen Triebwerken einsetzbar sind, ohne dass die Triebwerke technisch modifiziert werden müssen. Dennoch ist „die Kommerzialisierung alternativer Treibstoffe“ so Airbus-Energiefachmann Frédéric Eychenne, „essenzieller Bestandteil unserer Versuche, die ambitionierten Umweltziele in der Luftfahrt zu erreichen“.

Luftfahrt-Industrie arbeitet an neuen Flugzeug-Geometrien

Der dritte Aspekt, an dem Flugzeughersteller weltweit forschen, sind neue Flugzeug-Geometrien. So könnten sich Mittelstreckenflugzeuge in Zukunft deutlich von Langstreckenfliegern durch ihre im rechten Winkel zum Rumpf stehenden Flügel unterscheiden. Sie würden zwar langsamer fliegen als die stärker gepfeilten Langstrecken-Flieger, dafür aber auch deutlich weniger Sprit verbrauchen. Es wird aber auch über komplett neue Geometrien nachgedacht mit völlig neuen Flügelkonfigurationen.

Immer größere Winglets oder auch Sharklets genannte, nach oben geschwungene Flügelenden, sind da nur der Anfang. Aber selbst diese sollen den Treibstoffverbrauch um bis zu 4 % reduzieren. Und ein Generationensprung wie der von der aktuellen Boeing 737 auf die geplante 737Max, soll den Treibstoffverbrauch sogar um 13 % reduzieren.

Ein wichtiger Aspekt bei der Suche nach immer öko-effizienteren Flugzeugen sind zudem neue Materialien – sie sollen vor allem Gewicht sparen und so den Spritverbrauch senken. Dabei ist noch nicht ausgemacht, ob den Kompositwerkstoffen – sei es mit Kohlefasern oder Glasfasern – die Zukunft gehört oder neuen Aluminium-Legierungen.

Zudem arbeiten die Flugzeughersteller daran, pneumatische Systeme durch leichtere, weniger energieintensive elektrische Systeme im Flugzeug zu ersetzen.

Das vierte große Forschungsgebiet sind ökoeffiziente Triebwerke. Eine Faustregel besagt, dass für jeden eingesparten Liter Treibstoff zu 50 % die Triebwerke und zu 50 % das restliche Flugzeug verantwortlich sind. Über die letzten Jahre ist der Treibstoffverbrauch moderner Triebwerke pro Jahr um durchschnittlich um 1 % gesunken.

Auch die Wahl des Triebwerks kann in Zukunft Konsequenzen für das Aussehen der Flugzeuge haben: Kommt in den Jahren nach 2025 das als besonders spritsparend geltende Open-Rotor-Triebwerk auf den Markt, würde das neue Konfiguration der hinteren Flugzeugleitwerke nötig machen.

  • Wolfgang Mock

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