+
Alle Flüge bis 800 Kilometer weltweit emissionsfrei zu machen, sei erreichbar, betont der Forschungsexperte.

Forschung

Alternativer Antrieb: Fliegen mit Wasserstoff statt Kerosin

  • schließen

In zehn Jahren könnten Regionaljets mit grünem Treibstoff abheben.

Acht Jahre ist es schon her: Im Juli 2011 präsentierte das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) erstmals ein mit Brennstoffzellen angetriebenes Bugrad, eingebaut ins DLR-Forschungsflugzeug A320 Atra. Eine Brennstoffzelle erzeugt aus Wasserstoff und Sauerstoff elektrischen Strom, der zwei Elektromotoren speist, die dann das Bugrad und mit ihm den 47 Tonnen schweren Airbus in Bewegung setzen. Das ist effizienter und – wird aus Ökostrom hergestellter Wasserstoff genutzt – auch klimafreundlicher, als wenn Flugzeugturbinen die Jets über die Rollbahn schieben.

Würden etwa alle Flugzeuge auf dem Rollfeld am Flughafen Frankfurt ihre Turbinen abstellen und aufs Brennstoffzellen-Bugrad umsteigen, ließen sich mehr als 40 Tonnen Kerosin sparen, warb das DLR 2011. Die entsprechenden CO2-Emissionen am Boden gingen um mehr als 120 Tonnen zurück.

Kerosin ist billig

Bis heute allerdings blieb das ökoelektrische Bugrad am DLR-Flugzeug das einzige seiner Art. Kerosin ist einfach viel zu billig, erklärte Josef Kallo, Leiter der Forschungsgruppe Energiesystemintegration bei der DLR in Stuttgart, kürzlich bei einer Medienpräsentation das fehlende Interesse der Fluggesellschaften.

Kallo und das DLR arbeiten intensiv daran, Wasserstoff als Flugzeugtreibstoff praxisreif zu machen. So startete vor drei Jahren, im September 2016, mit dem HY4 das erste viersitzige Passagierflugzeug zum Erstflug, das allein durch ein Wasserstoffbrennstoffzellen-Batterie-System angetrieben wird.

In zehn Jahren, so Kallos Prognose, könnten Regionaljets mit bis zu 80 Passagieren an Bord so bis zu 800 Kilometer weit fliegen – und ohne aufzutanken wieder zurück. Den Treibstoff dafür – hochkomprimierten Wasserstoff – führen sie in einem Tank im hinteren Flugzeugteil mit. „Alles, was wir im Labor und bei den Tests im Flugzeug sehen, ist, dass die Physik nicht gegen uns ist und die Wasserstoff-Technologie funktionieren kann“, sagt Kallo. Technisch besteht eine der Herausforderungen darin, die Brennstoffzellen in großer Höhe mit dünner Luft und wenig Sauerstoff genauso zuverlässig arbeiten zu lassen wie in allen anderen Höhen und auch am Boden. Mit so einem Problem schlagen sich Autobauer nicht herum. Auch müssen die Brennstoffzellen in der Höhe ausreichend gekühlt werden.

Flüge bis 800 Kilometer sollen emissionsfrei werden

Flugzeugen, die die Energie in einer Batterie mit sich führen, sagt der Forschungschef aber keine große Zukunft voraus. „Die Batterie ist nicht geeignet, um Flugzeuge jeglicher Größe zum Fliegen zu bringen, außer vielleicht spezielle Segelflugzeuge.“

Damit nicht auf jedem Flughafen gleich die nötige Wasserstoff-Infrastruktur vorhanden sein muss, bewirbt der DLR-

Experte seine Vision mit einem Beispiel, bei dem ein Regionalflieger mit Tempo 400 bis 550 an die 800 Kilometer hin und die gleiche Strecke wieder zurückfliegt und dann noch immer eine Sicherheitsreserve hat.

Über den Markt für Wasserstoff-Mittelstreckenflüge hat sich Kallo auch Gedanken gemacht. So wird das Drehkreuz Frankfurt jedes Jahr von rund 20 Millionen Passagieren aus weniger als 800 Kilometern Entfernung angeflogen. Alle Flüge bis 800 Kilometer weltweit emissionsfrei zu machen, das sei erreichbar, gibt sich Kallo optimistisch.

Frankfurt - Tokio mit Wasserstoff ist illusorisch

Über die Kosten, so etwas nur im Inland in die Lüfte zu bringen, gibt es naturgemäß nicht einmal Schätzungen. Kallo plädiert für eine realistische Sicht auf die fliegende Zukunft. Man solle nicht die Vorstellung haben, dass „wir morgen alle mit Airtaxis und emissionsfrei nach Tokio fliegen“.

Den Weg nach Tokio schafft man, das machte der Ingenieur auch klar, nicht mehr mit Wasserstoff. Da muss synthetisches Kerosin her. Soll das klimapolitisch Sinn haben, muss dieser Flugtreibstoff ebenfalls weitgehend mithilfe von Ökostrom hergestellt werden. Kallo: „Es wird nur dann funktionieren, wenn wir Wasserstoff CO2-frei oder -reduziert bereitstellen. Gelingt uns das, haben wir ein sehr großes CO2-Reduktionspotenzial.“

Derzeit werden, so der DLR-Experte, in Deutschland jedes Jahr knapp neun Millionen Tonnen Kerosin in die Flugzeugtanks gefüllt. Das entspreche einem Energiegehalt von 105 Milliarden Kilowattstunden. Wegen der Umwandlungsverluste muss man jedoch die doppelte bis dreifache Menge Ökostrom einsetzen, um Kerosin künstlich zu erzeugen.

„Die Physik ist nicht gegen uns“

2030 soll – laut Klimaplan der Bundesregierung – die gesamte erneuerbare Stromerzeugung in Deutschland bei 370 Milliarden Kilowattstunden liegen. Das dürfte gerade reichen, um den Strombedarf fürs Ökokerosin und die künftige E-Autoflotte abzudecken – für grünen Strom an sich bliebe nichts übrig.

„Wir brauchen eine industrielle Wasserstoffbereitstellungsindustrie nur für die Luftfahrt“, forderte Kallo denn auch – und steht den bisherigen Anstrengungen der Bundesregierung beim Ausbau der Erneuerbaren kritisch gegenüber. Hier werde „definitiv“ mehr Leistung gebraucht, sagte er, mindestens um den Faktor zwei bis drei.

Hintergrund

Handelsübliche Akkus für E-Autos haben derzeit eine Leistung von 140 Wattstunden pro Kilogramm, Top-End-Batterien kommen auf 250 Wattstunden. Start-Ups werben schon mit Energiedichten von 280 bis 300 Wattstunden pro Kilo und halten 500 für möglich – ob diese Batterien den Belastungen eines realen Flugbetriebs standhalten, ist nicht bekannt. Mit Wasserstoff ist derzeit laut DLR eine Leistung von 630 Wattstunden je Kilo Brennstoffzelle möglich, künftig sogar von 1200 Wattstunden. Damit kämen Jets bis 1800 Kilometer weit.

Das könnte Sie auch interessieren

Kommentare