Innovative Antriebe und Kraftstoffe für einen klimaverträglicheren Luftverkehr

  • Projektteam:

    Tobias Jetzke

  • Themenfeld:

    Energie und Umwelt

  • Themeninitiative:

    Ausschuss für Bildung, Forschung und Technikfolgenabschätzung

  • Analyseansatz:

    TA-Kurzstudie

  • Starttermin:

    November 2022 

  • Endtermin:

    August 2023

Thematischer Hintergrund

Der zukünftig wahrscheinlich weiter stark zunehmende globale Luftverkehr trägt bereits heute signifikant zur Klimaerwärmung bei. Somit steigen die Notwendigkeit und Dringlichkeit, gangbare Wege für eine Transformation des Luftverkehrs hin zu mehr Klimaverträglichkeit zu entwickeln. Neue Kraftstoffe und Antriebskonzepte sind daher essenziell, um den Luftverkehr in Zukunft möglichst klimaneutral zu gestalten.

Die globale Luftfahrt ist bei Weitem die energieintensivste Form der Fortbewegung und ein starker Treiber der anthropogenen Klimaerwärmung. Ihr Anteil an den weltweiten Treibhausgasemissionen liegt derzeit bei 3,5 %, was mengenmäßig in etwa dem kompletten jährlichen CO2-Ausstoß Japans entspricht. Daneben tragen vor allem Kondensstreifen und -zirren sowie Emissionen wie Stickoxide (NOX), Wasserdampf, Ruß, Sulfat- und andere Aerosolpartikel zur Klimawirkung der Luftfahrt bei. Vor diesem Hintergrund kommt technischen Innovationen zur klimaverträglichen Gestaltung des Luftverkehrs eine sehr wichtige Rolle zu. Neben der Optimierung der Lenkung von herkömmlichen Flugzeugen in der Luft zählen hierzu insbesondere nachhaltige Kraftstoffe, wie sogenannte E-Fuels etwa auf Basis von grünem Wasserstoff, sowie neue Antriebskonzepte, aber auch neue Designs, um etwa die Anforderungen zu berücksichtigen, die durch neue Antriebskonzepte und nachhaltige Kraftstoffe entstehen.

Allerdings wird vielfacher Forschungs-, Entwicklungs- und Umsetzungsbedarf beschrieben und es bestehen noch signifikante Unsicherheiten, wie sich die Klimaschutzziele im Luftverkehr erreichen lassen. Aufgrund der langfristigen Entwicklungszyklen im Luftverkehr sind dennoch die forschungs- und innovationspolitischen Weichen bereits heute so zu stellen, dass in den nächsten 30 Jahren ein klimaverträglicherer Flugverkehr erreicht werden kann.

Ziel und Vorgehensweise

Die Untersuchung soll in einer TA-Kurzstudie erfolgen, in deren Rahmen ein kompakter Überblick zum Forschungs- und Implementierungsstand wesentlicher Vorhaben in den Bereichen Kraftstoffe (z. B. E-Fuel/Power to Liquid, Wasserstoff, Biokerosin) und Antriebskonzepte (z. B. [hybrid]elektrisches Fliegen, Batterien/Brennstoffzellen) sowie über deren jeweilige Klimawirkung gegeben wird. Dabei werden Herausforderungen und Anforderungen an Flugzeugdesign und Materialforschung skizziert. Außerdem sind Wissenslücken und Forschungsbedarfe zu identifizieren, die zur Realisierung der Klimaziele des Luftverkehrs noch konkret adressiert werden müssen. Ebenso sind die möglichen Herausforderungen zu betrachten wie z. B. Energieverbrauch, Kosten bei der Herstellung, Transportlogistik, Sicherheit, Konkurrenz mit der Nahrungsmittelproduktion, Leistungsfähigkeit von Brennstoffzellen und neue Materialien.

Die Projektdurchführung soll in drei Schritten erfolgen: Zunächst wird ein Überblick über die wesentlichen Hebel zur Dekarbonisierung erarbeitet. Dazu zählen u. a. Kraftstoffe und Antriebskonzepte, aber auch Design und Materialforschung. Der Fokus liegt dabei auf den für die deutsche Luftfahrt relevanten Forschungs- und Entwicklungsvorhaben. Sodann werden Trends, Treiber und Barrieren betrachtet, die bei der Implementierung innovativer und klimafreundlicher Lösungen eine Rolle spielen. Abschließend werden die wesentlichen politischen Handlungsfelder dargestellt.