Klimaverträgliches 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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DLR (CC BY-NC-ND 3.0)
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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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DLR (CC BY-NC-ND 3.0)
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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.

Video: 100 % SAF + Turboprop: Der erste echte Praxistest in der Luft
Im Forschungsprojekt CLIM0ART untersuchen das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der Flugzeughersteller Deutsche Aircraft erstmals die Emissionen eines Turboprop-Flugzeugs, das vollständig mit 100 Prozent synthetischem, aromatenfreiem Kraftstoff (SAF) betrieben wird. Zum Einsatz kommt das neue DLR-Forschungsflugzeug D328® UpLift als Testplattform – begleitet von der DLR Falcon 20E, die im Verfolgungsflug die Emissionen misst. Ziel ist es, neben dem CO2-Fußabdruck des Luftverkehrs auch den Partikelausstoß und die klimawärmenden Kondensstreifen zu reduzieren. Hier setzen die Emissionsmessungen an, die die Verringerung von Rußpartikeln und von Eiskristallen in den Kondensstreifen bei der Verwendung synthetischer Kraftstoffe analysieren.
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Augmented-Reality-App „eFlight“

Das DLR forscht an zahlreichen Technologien für eine umweltschonende Luftfahrt. Die Augmented-Reality-App „eFlight“ ermöglicht es, diese Technologien und Ansätze kennenzulernen.

Hintergrundartikel

Erfolgswahrscheinlichkeiten für die Vermeidung von Kondensstreifen analysiert

Wie der Straßen- und Seeverkehr erzeugt auch der Luftverkehr Kohlendioxid-Emissionen, die zur Klimaerwärmung beitragen. Zusätzlich trägt der Luftverkehr auch durch kurzlebigere Effekte, hauptsächlich durch die Bildung von Kondensstreifen und die Emission von Stickoxidverbindungen zur Erwärmung bei.

Innovative Triebwerkssysteme verändern das Fliegen

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

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? Um mit Wasserstoff fliegen zu können, sind nicht nur völlig neue Antriebe nötig. Er muss zunächst erzeugt und zum Flughafen transportiert werden. Wie können diese Änderungen umgesetzt werden und zugleich das Fliegen wirtschaftlich bleiben? Diesen Fragen geht das 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 Kurt Tucholsky sagte: „Der eigene Hund macht keinen Lärm, der bellt nur.“

Ideen für elektrische Flugzeug-Antriebe von morgen

Wie gelingt die Energiewende in der Luftfahrt?

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 DLR-Forschung.

CO₂-Fußabdruck und Klimawirkung von Kondensstreifen senken

Für die Langstrecke stellen synthetische flüssige Brennstoffe aus heutiger Sicht die realistischste Alternative zu herkömmlichem Kerosin dar. Für die Mittelstrecke sind solche 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.

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, Stickoxiden sowie der Wirkung von Kondensstreifen und Kondensstreifen-Zirren.

FAQ: Sustainable Aviation Fuels (SAF)

Das DLR-Institut für Verbrennungstechnik gibt in diesem FAQ die Antworten auf häufig gestellte Fragen zu nachhaltigen Kraftstoffen für die klimaverträgliche Luftfahrt der Zukunft. Sie sind chemisch nahezu identisch mit Flugzeugkerosin, basieren aber nicht auf fossilen Rohstoffen und ihre Herstellung hat einen deutlich geringeren CO₂-Fußabdruck als Kerosin.