Auf dem Weg zum klimaneutralen Luftverkehr

Emis­si­ons­frei­es Flie­gen

Elektrisches Fliegen - emissionsfrei, mit neuem Look und leiser
Elek­tri­sches Flie­gen - emis­si­ons­frei, mit neu­em Look und lei­ser
Bild 1/6, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Elektrisches Fliegen - emissionsfrei, mit neuem Look und leiser

Elek­tri­sches Flie­gen ver­eint meh­re­re Vor­tei­le: Es ist lo­kal emis­si­ons­frei, lei­ser und er­mög­licht völ­lig neue Mo­bi­li­täts­an­ge­bo­te.
Viersitziges Brennstoffzellenflugzeug im Flug
Erst­flug für vier­sit­zi­ges Brenn­stoff­zel­len­flug­zeug
Bild 2/6, Credit: DLR (CC BY-NC-ND 3.0)

Erstflug für viersitziges Brennstoffzellenflugzeug

Im Sep­tem­ber 2016 star­te­te die Hy4, das ers­te vier­sit­zi­ge Pas­sa­gier­flug­zeug, das mit ei­ner Brenn­stoff­zel­le an­ge­trie­ben wird, am Flug­ha­fen Stutt­gart zum Erst­flug.
Der Weg zum klimaneutralen Flugzeug
Der Weg zum kli­ma­neu­tra­len Flug­zeug
Bild 3/6, Credit: DLR (CC BY-NC-ND 3.0)

Der Weg zum klimaneutralen Flugzeug

Das DLR führt ei­ne Kon­zept­stu­die durch, um bis 2040 ein öko­lo­gisch ef­fi­zi­en­tes Flug­zeug auf der Mit­tel­stre­cke in den Ver­kehrs­flug zu brin­gen.
Elektrische Antriebe ermöglichen innovative Flugzeugkonzepte
Elek­tri­sche An­trie­be er­mög­li­chen in­no­va­ti­ve Flug­zeug­kon­zep­te
Bild 4/6, Credit: DLR (CC BY-NC-ND 3.0)

Elektrische Antriebe ermöglichen innovative Flugzeugkonzepte

Kurz- und Mit­tel­stre­cken­flug­zeug­kon­zept mit ei­nem hy­brid-elek­tri­schen An­trieb.
Electric Flight Demonstrator (grafische Darstellung)
Elec­tric Flight De­mons­tra­tor (gra­fi­sche Dar­stel­lung)
Bild 5/6, Credit: DLR/Hendrik Weber, www.wda.de

Electric Flight Demonstrator (grafische Darstellung)

Wäh­rend bis­her nur bat­te­rie-elek­trisch an­ge­trie­be­ne Klein­flug­zeu­ge in Be­trieb sind und sich hy­brid-elek­tri­sche Klein­flug­zeu­ge noch in der Flug­er­pro­bung be­fin­den, hat das Deut­sche Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR) ge­mein­sam mit Sie­mens, MTU Ae­ro En­gi­nes und RUAG Avia­ti­on ei­ne Mach­bar­keits­stu­die für ein 19-sit­zi­ges Test­flug­zeug auf Ba­sis ei­ner Dor­nier Do-228 er­stellt. Die Stu­die zeigt gu­te Er­folgschan­cen für den Um­bau und für die Er­pro­bung ei­nes na­tio­na­len Elec­tric Flight De­mons­tra­tors, der über ein voll­wer­ti­ges elek­tri­sches An­triebs­sys­tem in der 500-Ki­lo­watt-Leis­tungs­klas­se in den Aus­bau­stu­fen bat­te­rie-elek­tri­scher und hy­brid-elek­tri­scher Be­trieb mit zu­sätz­li­chem Ga­stur­bi­nen­ge­ne­ra­tor ver­fügt.
Abgasmessung im Formationsflug
Ab­gas­mes­sung im For­ma­ti­ons­flug
Bild 6/6, Credit: NASA

Abgasmessung im Formationsflug

Hin­ter der DC-8 mes­sen Wis­sen­schaft­ler an Bord der DLR-Fal­con die Ab­gas-Zu­sam­men­set­zung des Bios­t­reib­stoffs.

Das Ziel ist in Deutschland und Europa gesetzt. Bis zur Mitte des Jahrhunderts wird die Klimaneutralität in Wirtschaft und Gesellschaft angestrebt. So ist es im „Green Deal“ der EU formuliert. Die Folgen des Klimawandels fordern ebenso unser Handeln für einen klimaneutralen Luftverkehr. Denn der Luftverkehr trägt 3,5 Prozent zur globalen Erwärmung bei. Es geht um neue Technologien, die auch in Zukunft eine globale Mobilität gewährleisten. Mit 25 Instituten und Einrichtungen in der Luftfahrtforschung treibt das DLR diesen Wandel mit nachhaltigen Technologien für eine zukunftsfähige, umweltverträgliche Luftfahrt voran. Eine wichtige Rolle spielen dabei auch unsere Kompetenzen aus den Forschungsprogrammen Raumfahrt, Energie und Verkehr.

Die Vision des DLR ist eine „emissionsfreie Luftfahrt“. Der Weg dorthin erfordert einen disruptiven Ansatz, um die gesetzten Klimaziele zu erreichen. Flugzeug und Luftverkehr müssen als Gesamtsystem betrachtet werden. Das DLR ist eine der wenigen Forschungseinrichtungen weltweit, die gleichzeitig Flugzeuge mit neuen Antriebsarten ausstatten, deren Emissionen erfassen und die resultierenden Klimaauswirkungen im Kontext des globalen Luftverkehrs modellieren kann. Diese Systemkompetenz setzt das DLR in die Rolle eines Architekten. Von den Grundlagen bis hin zur Anwendung, in enger Abstimmung und in Kooperation mit der Luftverkehrsindustrie und -wirtschaft.

Effiziente Flugzeugkonfigurationen mit intelligentem Antriebs-Mix

Konkret ist der Energiebedarf kommender Flugzeuge bis 2050 auf mindestens die Hälfte zu reduzieren. Dafür müssen diese noch einmal deutlich leichter und aerodynamisch effizienter werden, verbunden mit innovativer Flugregelung und Sensorik. Die effizienten Flugzeugkonfigurationen der Zukunft benötigen einen intelligenten Mix alternativer Antriebskonzepte. Klein- und Regionalflugzeuge können zukünftig batterie- und hybridelektrisch abheben, Mittelstreckenflugzeuge mit Wasserstoffdirektverbrennung oder Brennstoffzellen unterwegs sein und auf der Langstrecke weisen nachhaltige Kraftstoffe (sogenanntes Sustainable Aviation Fuel, SAF) in Verbindung mit hocheffizienten Turbinen den Weg.

Klimaoptimierte Flugrouten bieten für alle Flugzeuge eine wichtige schnell verfügbare Einsparperspektive. Insbesondere weil zwei Drittel der Klimawirkung des Luftverkehrs auf Nicht-CO2-Effekte zurückzuführen sind. Dabei spielen Kondensstreifen die größte Rolle. Sie treten räumlich begrenzt auf und sind entsprechend sensitiv für die Routenführung.

Die Digitalisierung der Luftfahrt ist ein zentrales Werkzeug dieser umfassenden Transformation. Optimierte Flugrouten benötigen komplexe Computersimulationen. Neue Luftfahrttechnologien heben zuerst als digitaler Zwilling im Rechner ab, bevor sie real getestet werden. Vieles muss in den Grundlagen erforscht, praktisch erprobt und schließlich zugelassen werden. Das DLR kann das mit Großanlagen wie seinen Forschungsflugzeugen, Windkanälen, Antriebsdemonstratoren und Großrechnern.

Im Jahr 2020 hat das DLR gemeinsam mit dem BDLI das Whitepaper ZERO EMISSION AVIATION veröffentlicht. Aktuell arbeitet das DLR an einer ZEROEMISSION-Strategie in der Luftfahrtforschung.

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