Zukunft des Fliegens

Obwohl die CO₂-Emissionen der Luftfahrt weniger als 2 % des gesamten Beitrags zur Erderwärmung ausmachen, ist die gesamte Klimawirkung des Fliegens deutlich größer. Die Luftfahrt verursachte 2024 rund 2,14 % der weltweiten CO₂-Emissionen ^A,B (knapp eine Milliarde Tonnen), doch Flugzeuge stoßen in großen Höhen auch Wasserdampf, Stickoxide, Ruß sowie andere Partikel und Aerosole aus, wo sie mit der Atmosphärenchemie und der Wolkenbildung so wechselwirken, dass sie sowohl einfallende Sonnenstrahlung als auch von der Erde wieder abgestrahlte langwellige Strahlung festhalten, die sonst entweichen würde, was beides die Erwärmung verstärkt. Besonders Kondensstreifen und die von ihnen verursachten Zirruswolken verstärken den Treibhauseffekt, indem sie Infrarotstrahlung festhalten (siehe Hinweis unten für [17,18]), während Stickoxide zur Bildung von Ozon führen, einem weiteren Treibhausgas. Rechnet man diese Nicht-CO₂-Effekte zu den direkten CO₂-Emissionen hinzu, wird der gesamte Strahlungsantrieb der Luftfahrt auf etwa 3,4-4 % der vom Menschen verursachten Erwärmung geschätzt, wodurch ihr Klimaeffekt etwa doppelt so groß ist, wie ihre CO₂-Emissionen allein vermuten lassen.

Kondensstreifen sind Wolken aus Eiskristallen, die Flugzeuge in Reiseflughöhe bilden und die aus Kondensationsspuren von Wasserdampf bestehen (aus der Treibstoffverbrennung und der umgebenden Atmosphäre). Wasserdampf kann an Aerosolen aus Flugzeugemissionen kondensieren, etwa an Rußpartikeln (Kohlenstoff). Diese Wolken sind kurzlebig, aber je kälter und feuchter die Luft ist, desto länger bleiben sie bestehen.

Diese Wolken können die Energiebilanz der Erde auf zwei gegensätzliche Arten beeinflussen. Tagsüber können ihre hellen, reflektierenden Oberflächen einen Teil der einfallenden Sonnenstrahlung streuen und zurück ins All reflektieren, was einen kurzzeitigen kühlenden Effekt bewirkt, da weniger Sonnenlicht die Erdoberfläche erreicht. Gleichzeitig wirken Kondensstreifen jedoch wie dünne Zirruswolken und nehmen die von der Erdoberfläche abgegebene langwellige Infrarotstrahlung effizient auf und geben sie wieder ab. Dadurch wird Wärme in der unteren Atmosphäre festgehalten, was einen insgesamt erwärmenden Einfluss erzeugt, der nachts besonders ausgeprägt ist, wenn keine Sonnenstrahlung einfällt und nur der wärmespeichernde Effekt verbleibt. Insgesamt überwiegt die wärmende Wirkung von Kondensstreifen meist ihre kühlende Wirkung durch Reflexion. Die Mechanismen dahinter sind aber noch wenig verstanden, und es wird ständig weiter geforscht, um die Gesamtwirkung und die nötigen Bedingungen genauer zu bestimmen.

Die angeführten Werte von 15-25 % beziehen sich meist auf die bessere Treibstoffeffizienz neuerer Flugzeug- und Triebwerkskombinationen gegenüber den Flugzeugen, die sie ersetzen, nicht darauf, nur das Triebwerk an einer bestehenden Flugzeugzelle auszutauschen. Die Ergebnisse hängen von Flugzeugklasse, Strecke und Betriebsbedingungen ab ^{[11,22,36,37]}.

Der „50-mal“-Vergleich stellt die pro Masseneinheit gespeicherte Energie heutiger Batterien der chemischen Energie gegenüber, die in einem Kilogramm Kerosin enthalten ist. Er ist ein nützlicher Vergleich der reinen Brennstoffmassen, kein vollständiger Vergleich der Antriebssysteme: Elektromotoren sind deutlich effizienter als Turbinentriebwerke, während Batteriepakete auch Gehäuse und Wärmemanagement brauchen und nach der Entladung ihr Gewicht behalten. Das relative Gewicht kann daher variieren, auch wenn Batterien für ihr Gewicht noch immer weit weniger nutzbare Energie speichern, was die zentrale Einschränkung bleibt ^[74-79].

Flugtests mit elektrischen Prototypflugzeugen wurden an mehreren Orten durchgeführt, besonders im Vereinigten Königreich, in den USA und in China. Bei diesen Tests handelte es sich um kurze Flüge zwischen nahe gelegenen Flugplätzen oder längere Flüge mit Runden um Flugplätze im sorgfältig kontrollierten Luftraum. Diese Tests wurden von privaten Unternehmen oder den jeweiligen Luftwaffen durchgeführt und zeigten die Möglichkeiten elektrischer Flugzeuge. Vollständig elektrische Verkehrsflugzeuge sind jedoch noch in Entwicklung und sollen noch in diesem Jahrzehnt abheben. Das werden Regionalflüge unter 500 km mit wenigen Passagierplätzen sein, wie in [89-93] gezeigt. Elektrische Mittel- und Langstreckenflüge (von internationalen Strecken bis zu interkontinentalen und Transatlantik-Distanzen) sollen bis zu den 2090er Jahren wirtschaftlich rentabel werden ^{[14,74,75,94]}. Einige Fachleute aus Industrie und Wissenschaft halten das jedoch für eine sehr optimistische Schätzung, und manche glauben, dass elektrische Flugzeuge auf Langstrecken nie wirtschaftlich rentabel sein werden.

Nachhaltiger Flugkraftstoff setzt beim Verbrennen weiterhin CO₂ frei. Sein möglicher Klimanutzen wird vor allem über den gesamten Lebenszyklus bewertet, weil biogener Kohlenstoff oder aus der Luft abgeschiedenes CO₂ die Freisetzung von neu gefördertem fossilem Kohlenstoff ersetzen kann. Wie viele Emissionen tatsächlich eingespart werden, hängt jedoch von der Art des Rohstoffs für die Kraftstoffproduktion, den damit verbundenen Landnutzungsänderungen, der Energie für Produktion und Transport, der Zusätzlichkeit (ob die behaupteten indirekten Einsparungen ohnehin eingetreten wären) und dem Anteil in der Mischung mit herkömmlichem fossilem Kraftstoff ab. Verschiedene Herstellungswege für SAF können daher zu deutlich unterschiedlichen Emissionsminderungen führen ^{[95-100,135,136]}.

KORREKTUR: Rund 55 % der SAF-Mengen, die europäische Fluggesellschaften in öffentlich angekündigten Zusagen und Liefervereinbarungen vorsehen, sollen aus gebrauchten Ölen und Fetten stammen, darunter tierische Fette, gebrauchtes Speiseöl und andere Altöle. Gemeint sind Vereinbarungen und geplante Verträge, nicht bereits genutzter Treibstoff, wie es im Video wirkt.

Wasserstoff enthält keinen Kohlenstoff, daher erzeugen Wasserstoff-Brennstoffzellen am Einsatzort nur Wasser. Bei der Verbrennung von Wasserstoff entsteht Wasserdampf, außerdem können Stickstoff und Sauerstoff in der Luft reagieren und Stickoxide bilden.

Die von [124] gemeldete ungefähre NOₓ-Reduktion von 86 % gilt für die dort angegebene Flugzeugkonfiguration und ist keine allgemeingültige Reduktionsrate.

Die gesamten Lebenszyklus-Emissionen (und damit die Emissionseinsparungen gegenüber herkömmlichem Kerosin) von Wasserstoff als Treibstoff hängen davon ab, dass Wasserstoff mit erneuerbarer Energie statt mit CO₂-intensiven Verfahren hergestellt wird, sowie von indirekten Emissionen durch die Energie und Infrastruktur, die nötig sind, um den Wasserstoff herzustellen, zu kühlen, zu komprimieren, zu transportieren und zu speichern ^[122-126].

Es wurden Schätzungen dazu gemacht, wann die ersten wasserstoffbetriebenen Flugzeuge kommerziell verfügbar sein werden. Frühe Szenarien aus Industrie und Regierung sahen die Indienststellung für etwa 2035-2040 ^[131-133] vor: McKinsey & Company ^[133] schätzte, dass Wasserstoffflugzeuge in einem optimistischen Szenario ab 2035 verfügbar sein könnten, doch die Szenarien Business-as-Usual und Prudent deuteten auf einen späteren Markteintritt 2040 hin. Diesen Optimismus teilten auch der Flughafen Heathrow und die britische Regierung ^[131], die davon ausgingen, dass dieses Flugzeug ab 2035 im Inland und ab 2040 regional eingesetzt werden könnte. Allerdings sind das Prognosen und keine bestätigten Lieferpläne. Die britische Quelle selbst ist inzwischen archiviert, was die Frage aufwirft, ob neuere Updates diese Vorhersagen unwahrscheinlich gemacht haben.

Das ZEROe-Programm von Airbus ^[132] wollte bis 2035 ein wasserstoffbetriebenes Flugzeug in Dienst stellen, kündigte aber im Februar 2025 an, dass dieses Projekt verschoben wurde, da sich die Technologie langsamer als erwartet entwickelte, was auf eine Verzögerung von 5-10 Jahren hindeutet ^[134]. Mehrere Monate später hatten sie noch immer keinen klaren Zeitplan für ihr erstes wasserstoffbetriebenes Flugzeug genannt und das Budget für das Projekt gekürzt.

Das Verhältnis von 3:1 beschreibt das chemische Verhältnis zwischen Molekülen, nicht ihr relatives Gewicht oder Volumen. Vereinfacht gesagt braucht die Herstellung von e-SAF etwa drei Wasserstoffmoleküle für jedes Molekül abgeschiedenes Kohlendioxid. Das genaue Verhältnis hängt etwas vom Herstellungsprozess und vom fertigen Treibstoff ab. Zum Beispiel nennt [136] ein H₂-zu-CO-Einsatzverhältnis von etwa 2:1 - abgeschiedenes CO₂ kann zuerst in CO umgewandelt werden, wofür zusätzlicher Wasserstoff nötig ist. Es gibt kein einzelnes Einsatzverhältnis für alle Herstellungswege, aber 3:1 ist ein nützlicher Richtwert für die zugrunde liegende Chemie.

Die Zahl von Project SkyPower ist eine zukunftsorientierte Branchenprognose, die davon ausgeht, dass e-SAF mit genug Investitionen und politischer Unterstützung schnell wächst. Sie ist keine etablierte Marktprognose oder Garantie. Das Ergebnis hängt davon ab, wie schnell die Produktion ausgeweitet wird, aber die Prognose zeigt, welch große Rolle e-SAF bis 2050 voraussichtlich spielen wird.