Hintergrund

So könnten die ersten elektrischen Linienflüge mit Brennstoffzelle ausschauen

Obwohl angesichts des Klimawandels der Druck auf Flugzeugbauer steigt, fehlen bis heute Ideen für emissionsarme Antriebe, die auch wirtschaftlich tragbar sind. Nun glauben Forscher, für einen Teil des Problems die Lösung gefunden zu haben.

Die Suche nach alternativen Antriebsformen treibt Airlines und Flugzeughersteller um wie nie - doch bis jetzt fehlt es an rentablen emissionsarmen Alternativen. Forscher glauben, für einen Teil des Problems die Lösung gefunden zu haben.

Noch handelt es sich zwar lediglich um eine Vision des elektrischen Fliegens der Zukunft - aber gemessen daran hat Josef Kallo schon genaue Vorstellungen. Es bestehe eine gute Chance, dass in zehn Jahren erste Prototypen mit bis zu 80 Passagieren auf Kurz-und teilweise Mittelstrecken weitgehend emissionsfrei unterwegs sein könnten, sagt der renommierte Forscher am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Stuttgart.

Auf der Suche nach den Flugzeugen der Zukunft setzen Wissenschafter und Ingenieure auf alternative Antriebsvarianten. Kallo vertraut auf große Mengen Wasserstoff, die in Brennstoffzellen so viel elektrische Energie erzeugen sollen, dass Passagiermaschinen damit abheben, fliegen und landen.

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Seit 1998 schon forscht Kallo an Brennstoffzellen, seit 2006 speziell am Einsatz derselben in Flugzeugen. Der 46-Jährige sieht sein Team in diesem Segment international führend und sagt, nach derzeitigem Stand habe diese elektrische Antriebsform um 2030 herum Markt- und Serienreife für kleinere Flugzeuge erreicht. Dann sei denkbar, dass Airlines einen Teil ihrer Flüge mit Wasserstoffantrieb absolvierten. "Die Technologie dafür ist heute grundsätzlich schon verfügbar, sie muss jetzt nur noch übertragen werden in größere Flugzeuge."

Der Weg zur Marktreife ist sehr weit

Das allerdings erfordert nicht nur viel Mühe, sondern auch viel Geld. Die technische Weiterentwicklung, die Produktion und letztlich die Zulassung solcher Flieger seien extrem teuer und dauerten sehr lange, sagt Kallo, der auf nennenswerte Investitionen aus der Industrie hofft. Wenn alles ineinandergreife, werde es noch gut 15 Jahre dauern, bis Flugzeuge mit bis zu 80 Passagieren an Bord bei einer Geschwindigkeit zwischen 550 bis 600 Kilometern pro Stunde und auf Distanzen von bis zu 2.000 Kilometern auch im Linienverkehr sichtbar seien.

Solche Maschinen könnten dann Zubringerflüge zu Drehkreuzen wie dem Frankfurter Flughafen übernehmen, auch ein Aufbau von Regionalflugnetzen zwischen kleineren Airports sei denkbar. Unter dem Strich könne ein deutlicher Rückgang der Emissionen stehen.

Eine klare Ansage der Lufthansa

Die Suche nach alternativen Antriebsformen treibt Airlines und Flugzeughersteller derzeit um wie nie. Doch anders als im Straßenverkehr fehlt es beim Fliegen bisher an wirtschaftlich rentablen emissionsarmen Antriebsalternativen - Visionen wie die von Kallo stoßen da angesichts einer sich ausbreitenden Flugscham auf mehr Gehör als früher. Das Problem: Kein bisher bekannter Ansatz überzeugt die Branche nachhaltig, am ehesten gelten noch verschiedene Arten synthetischer Kraftstoffe als Hoffnungsträger.

Auch Kallos Ansatz hat Nachteile, vor allem ökonomische: So fällt die Leistungsfähigkeit der Brennstoffzellen deutlich hinter die des herkömmlichen Kraftstoffantriebs zurück. Heißt: Wenn Linienflugzeuge weiter als 2.000 Kilometer fliegen sollen, müssten entweder die Passagierzahl reduziert oder die Geschwindigkeit gedrosselt werden, vermutlich sogar beides. Für große Airlines, die oft wesentlich mehr Menschen von A nach B transportieren, kaum rentabel. Ein Lufthansa-Sprecher sagt auf Anfrage: "Etwa 80 Prozent der Flüge entfallen auf Strecken, die länger als 1.500 Kilometer sind. Dafür gibt es heute und auf absehbare Zeit keine gleichwertigen und schnellen Alternativen und auch keine neuen Antriebstechnologien."

Wasserstoff: Drei Mal so große Tanks wie heute - und damit viel größere Landebahnen

Inwiefern sich mit Wasserstoff und Brennstoffzellen angetriebene Flugzeuge auf dem Markt durchsetzen, dürfte auch entscheidend davon abhängen, wie sehr sich die Leistungsfähigkeit der Systeme noch erhöht. Der Markt hierfür sei gerade erst im Entstehen, sagt Kallo, der für seine Forschung nach eigenen Angaben Fördergelder vom deutschen Wirtschafts- und vom Verkehrsministerium, aber auch von großen Industriekonzernen erhält. "Die Leistungsfähigkeit der Systeme hat sich allein in den letzten drei Jahren verdoppelt", berichtet er. Die weitere Entwicklung sei schwer abzusehen. Kurzum: Wenn noch leistungsfähigere Systeme auf den Markt kommen sollten, könnten mehr Passagiere bei höheren Geschwindigkeiten weiter transportiert werden.

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Wer auf Wasserstoff-Flieger setzt, muss allerdings wegen der geringeren Energiedichte von Wasserstoff im Vergleich zu Kerosin mächtige Tanks einplanen. "Die Tanks müssten daher drei Mal so groß sein wie bei einem konventionellen Flugzeug. Dafür bräuchte man auch größere Flugzeuge, Flughafenterminals sowie Start- und Landebahnen", heißt es von der Lufthansa. Zudem sei die Speicherung großer Wasserstoffvorräte aufwendig und energieintensiv. Man sehe die Luftfahrt von einem Wasserstoffantrieb "noch weit entfernt".

Beim britischen Konzern Rolls-Royce, der Antriebssysteme herstellt und kürzlich die Elektroflug-Einheit von Siemens gekauft hat, zeigt man sich optimistischer. Systeme wie das von Kallo beschriebene seien zumindest im regionalen Luftverkehr bis 2030 denkbar. Man arbeite selbst beispielsweise mit dem Flugzeughersteller Airbus an der Entwicklung von elektrischen Flugzeugen.

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Synthetische Kraftstoffe: Derzeit dreimal teurer als Kerosin

Die Antriebsfrage im Luftverkehr hat natürlich auch eine politische Komponente. Die Politik steht, getrieben von gesellschaftlichen Bewegungen wie Fridays for Future, unter Druck - und übt nun ihrerseits Druck auf die Branche aus. Bis jetzt tut sich allerdings wenig, was auch damit zusammenhängt, dass bisher nur geringe Mengen von synthetischem Treibstoff zu sehr hohen Preisen verfügbar sind. Die Lufthansa beklagt, solche Kraftstoffe seien derzeit dreimal so teuer wie herkömmliches Kerosin. Dennoch halte man synthetisch hergestellte Kraftstoffe perspektivisch für "die einzige echte Alternative", um Emissionen in der Luftfahrt zu "neutralisieren".

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Kallo wird also weiter Überzeugungsarbeit leisten müssen, damit aus seiner Vision des Fliegens mit Brennstoffzellen-Antrieb mal mehr als ein reines Nischenprodukt wird. Zumal das Ganze auch nur dann klimaneutral wäre, wenn die großen Mengen Wasserstoff gänzlich aus erneuerbaren Energien stammen. Perspektivisch setzt der Wissenschafter auch auf seine Kollegen aus der Automobilindustrie, in der die Entwicklung von Antrieben mit Brennstoffzellen und Wasserstoff gerade an Fahrt gewinne. Hunderte Millionen Euro würden da zurzeit ausgegeben, sagt Kallo - von der Entwicklung solcher leistungsfähiger Systeme könne auch die Luftfahrt nur profitieren.

(von Michael Brehme, dpa/apa/red)

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