Emissionsfreies Fliegen

Regionalflugzeugkonzept mit Brennstoffzellen
Seit Anfang des Jahres 2020 arbeiten 45 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus 20 DLR-Instituten gemeinsam im Projekt EXACT (Exploration of Electric Aircraft Concepts and Technologies) an der Entwicklung neuer Technologiebausteine für ein klimafreundliches Verkehrsflugzeug. Hier ist das Konzept Fuel Cell Electric Regional Aircraft „D70-FC10“ mit 10 Brennstoffzellen und Antriebseinheiten in den „Pods“ unter den Flügeln zu sehen, welches für 70 Passagiere ausgelegt ist. Die Versorgung mit Wasserstoff erfolgt zentral über zwei Wasserstofftanks im Rumpfheck. Die Reichweite des Flugzeugs beträgt knapp 2.000 Kilometer.
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DLR (CC BY-NC-ND 3.0)
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Elektrisches Fliegen - emissionsfrei, mit neuem Look und leiser
Elektrisches Fliegen vereint mehrere Vorteile: Es ist lokal emissionsfrei, leiser und ermöglicht völlig neue Mobilitätsangebote.
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Abgasmessung im Formationsflug
Hinter der DC-8 messen Wissenschaftler an Bord der DLR-Falcon die Abgas-Zusammensetzung des Biostreibstoffs.
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Forschung für die klimaverträgliche Luftfahrt

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.

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.

Hintergrundartikel

Innovative Triebwerkssysteme verändern das Fliegen

Um den Herausforderungen eines umweltverträglichen und effizienten Luftverkehrs zu begegnen, erforschen und entwickeln Wissenschaftler am Institut für Antriebstechnik im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) neue Triebwerkstechnologien und Antriebskonzepte für die Luftfahrt.Dabei rücken seit den vergangenen Jahren neue Systeme wie beispielsweise elektrische Antriebe vermehrt in den Fokus der Luftfahrtforscher.

20. Dezember 2021

Ein Gespräch über klimaneutrales Fliegen

Wie müsste Mobilität am Himmel beschaffen sein, um die durch den Luftverkehr verursachten Emissionen drastisch zu senken? Die ganze Welt spricht von Wasserstoff als Heilsbringer. Um mit ihm fliegen zu können, sind nicht nur völlig neue Antriebe nötig: Wasserstoff muss erzeugt und zum Flughafen transportiert werden. Wie können diese Änderungen vollzogen werden und gleichzeitig das Fliegen noch wirtschaftlich bleiben? Diesen Fragen geht das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) nach.

Die Zukunft fliegt elektrisch

Während man elektrisch betriebene Kraftfahrzeuge immer häufiger im Straßenverkehr sieht, befindet sich die Forschung auf dem Gebiet der elektrischen Flugzeuge noch ganz am Anfang. Die Industrie arbeitet schon länger an dem sogenannten More Electric Aircraft, ein Luftfahrzeug mit zunehmend elektrifizierten Bordsystemen. So fliegt zum Beispiel die A320 seit den 1980er Jahren mit einem elektrischen Steuerungssystem.

Akustik von E-Flugzeugen - Was am Boden geht, funktioniert das auch in der Luft?

Fluglärm ist in Deutschland die Verkehrslärmquelle Nummer Zwei– mehr als 40 Prozent der Menschen fühlten sich hier laut einer Umfrage des Umweltbundesamtes in den vergangenen Jahren durch die Geräuschemissionen von Flugzeugen gestört. Doch Lärm ist bekanntlich nicht nur eine physikalische Größe, sondern immer auch eine Empfindungsfrage. Oder wie der Autor Kurt Tucholsky bereits sagte: „Der eigene Hund macht keinen Lärm, der bellt nur.“

Wie gelingt die Energiewende in der Luftfahrt? - Ideen für elektrische Flugzuegantriebe von morgen

Dass der Flugverkehr zu der durch Treibhausgase verursachten Umweltbelastung beiträgt, ist kein Geheimnis. Es gibt aber bereits Maßnahmen und Entwicklungen, die den Treibstoffverbrauch von Flugzeugen reduzieren und damit die Umwelt weniger belasten. Der Umstieg von fossilem Kerosin auf klimafreundliche Energiequellen ist daher auch eines der Kernthemen der Luftfahrtforschung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR).

CO₂-Fußabdruck und Klimawirkung von Kondensstreifen senken

Für die energieintensive Langstrecke stellen synthetische flüssige Brennstoffe aus heutiger Sicht die realistischste Alternative zu herkömmlichem Kerosin dar. Für die Mittelstrecke sind die auch als SAF (Sustainable Aviation Fuel) bezeichneten Kraftstoffe eine vergleichsweise schnell verfügbare Technologie. Denn alternative Antriebe auf Basis von Brennstoffzellen und Wasserstoff werden erst in den 2030er Jahren und dann vorerst nur für den regionalen Flugverkehr zur Verfügung stehen. Zu berücksichtigen ist dabei auch, dass mehr als 75 Prozent der CO₂-Emissionen der Luftfahrt auf Strecken über 1.500 Kilometern anfallen mit entsprechend schnellem Handlungsbedarf für den Klimaschutz.

Ein Drittel CO₂- und zwei Drittel Nicht-CO₂-Effekte

Rund 3,5 Prozent beträgt der Anteil der globalen Luftfahrt an der bisherigen menschengemachten Klimaerwärmung. Die Forscherinnen und Forscher bewerten dabei alle Faktoren, die die Luftfahrtindustrie seit ihrem Entstehen zum Klimawandel beigetragen hat, einschließlich der Emissionen von Kohlendioxid (CO₂), Stickoxiden (NOₓ) sowie der Wirkung von Kondensstreifen und Kondensstreifen-Zirren.

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31. Dezember 1969

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Im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) haben Wissenschafter erstmals eine Methode entwickelt, um den Klimaeffekt des Luftverkehrs in Hinblick auf Kondensstreifen und der daraus folgenden Wolkenbildung zu bestimmen. Die Datenauswertung zeigt: Die Kondensstreifen-induzierte Bewölkung bildet die größte Komponente des gesamten Strahlungsantriebs des zivilen Luftverkehrs - damit trägt sie heute stärker zur Erderwärmung in einem Jahr bei als das gesamte bislang von der modernen Luftfahrt ausgestoßene Kohlendioxid im gleichen Zeitraum.

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Die Falcon des DLR wird im Mai 2014 bei gemeinsamen Versuchsflügen mit der NASA zum Einsatz kommen. Geplant ist Emissionen und die Veränderung von Kondensstreifen bei der Verwendung alternativer Treibstoffe im Flug zu vermessen.

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