Das Deutsche Zentrum für Luft und Raumfahrt (DLR) hat eine Forschungsstrategie vorgelegt, die den Weg zum emissionsfreien Fliegen bis 2050 zeichnet. Das Ziel sind hocheffiziente klimafreundliche Flugzeuge, die – je nach Reichweite und Größe – mit unterschiedlichen klimafreundlichen Antriebskonzepten und nachhaltigen Brennstoffen fliegen. So könnten neue Technologien die Emissionen der Luftfahrt zukünftig immer weiter senken und vom prognostizierten Wachstum der Flugzeuge und des Verkehrs entkoppeln.
„In unserer neuen Luftfahrtstrategie betrachten wir das Flugzeug und den Luftverkehr als Gesamtsystem“, sagt Prof. Anke Kaysser-Pyzalla, die DLR-Vorstandsvorsitzende. Auf dem Weg zum klimaverträglichen Luftverkehr bestehe aber ein erheblicher Forschungs- und Entwicklungsbedarf.
Forschung an Flugzeugen und Antrieben notwendig
So müsse der Energiebedarf kommender Flugzeuge bis zum Jahr 2050 auf mindestens die Hälfte verringert werden, ergänzt Markus Fischer, Bereichsvorstand Luftfahrt im DLR. Dafür notwendig seien Technologien zur Reduktion des aerodynamischen Widerstands und des Gesamtgewichts gemeinsam mit innovativer Flugregelung und Sensorik. Außerdem erforderlich: ein intelligenter Mix alternativer Antriebskonzepte. „Klein- und Regionalflugzeuge können zukünftig batterie- und hybridelektrisch abheben, Kurz-bis Mittelstreckenflugzeuge mit Wasserstoff unterwegs sein und bis hin zur Langstrecke kommen nachhaltige Brennstoffe in Verbindung mit hocheffizienten Turbinen zum Einsatz. Klimaoptimierte Flugrouten bieten für alle Flugzeuge eine wichtige Einsparperspektive“, so Fischer.
Die neue Luftfahrtstrategie des DLR legt dar, welche Entwicklungsschritte auf dem Weg zum klimaverträglichen Fliegen gemacht werden müssen. Dabei zeige sich insbesondere bei der Frage alternativer Antriebe, dass nicht eine Innovation für alle Luftfahrtbereiche greife, heißt es in einer Presseinformation des DLR. Zeitlich und mit der Größe der Luftfahrzeuge versetzt seien verschiedene Kombinationen aus Antriebstechnologie und Energieträger vielversprechende Lösungen. Daraus ergebe sich ein breites Spektrum nötiger Forschungsanstrengungen für neue emissionsarme Luftfahrtantriebe, die gemeinsam alle Strecken abdecken.
Turboantriebe mit nachhaltigen Brennstoffen bis zur Langstrecke
Auf den Kurz- bis Langstrecken ermöglichten laut DLR hocheffiziente Turbofan-Triebwerke gemeinsam mit regenerativ erzeugtem Kerosin einen weitgehend klimaneutralen Betrieb. Möglich sei das für die gesamte bestehende Flotte mit nur minimalen technischen Modifikationen der Triebwerke und der vorhandenen Infrastruktur. Die sogenannten Sustainable Aviation Fuels (SAFs) senken den CO2-Fußabdruck deutlich und reduzieren zusätzlich die Klimawirkung von Kondensstreifen. Umfängliche Versuchsflüge, Sicherheitsnachweise und breite nachhaltige Produktionskapazitäten sind für den zukünftigen SAF-Einsatz nötig.
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt
Antriebe mit Wasserstoff-Direktverbrennung bis zur Mittelstrecke
Wasserstoff könne die lokalen CO2-Emissionen im Luftverkehr auf null reduzieren, so das Forschungszentrum. Für Wasserstoffantriebe stellen Volumen und Gewicht sowie Integration und Sicherheit eine besondere Herausforderung dar. Mittelfristig sei der Einsatz von Wasserstoff besonders für Flugzeuge im Regional- und Kurzstreckenbereich geeignet. Die Erforschung einer sicheren und zuverlässigen Wasserstoffverbrennung sowie des Umgangs mit dem Energieträger soll in den nächsten fünf Jahren die kommerzielle Anwendbarkeit in Flugzeugen vorbereiten.
Hybrid-elektrische Antriebe mit Brennstoffzellen im Regionalverkehr
Trotz ihrer sehr hohen Wirkungsgrade seien laut DLR sowohl Batterien als auch Brennstoffzellen auf absehbare Zeit nur für Kleinflugzeuge und Regionalflugzeuge geeignet. Notwendig ist die Erforschung von Hochleistungs-Elektromotoren, Batterien und Brennstoffzellen. Dann kann in den nächsten fünf Jahren über eine mittelfristige Anwendung in Verkehrsflugzeugen entschieden werden.
Weitere Forschungsschwerpunkte der Strategie sind die Konstruktion energieeffizienter Flugzeuge, die Entwicklung eines emissionsreduziertes Lufttransportsystems und Digitalisierung, um Entwicklung und Zulassung die Innovationsgeschwindigkeit um den Faktor zwei zu beschleunigen und eine schnellere Marktverfügbarkeit neuer Technologien zu ermöglichen.
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