Energiewende in der Luftfahrt

Förderung: Niedersächsisches Ministerium für Wissenschaft und Kultur

Laufzeit: 2016 bis 2018

 

Projektbeschreibung

Das erwartete globale Wachstum des Luftverkehrs stellt Betreiber, Hersteller und Flughäfen vor enorme Herausforderungen. Ein emissionsarmes Wachstum erfordert drastische Reduktionen von CO2- und NOx- ebenso wie von Lärmemissionen. Gleichzeitig muss eine Verringerung des Anteils fossiler Energieträger und damit ein Wechsel zu einem deutlich stärker kreislaufbasierten Gesamtenergiesystem erfolgen. Während dies beim bodengebundenen Verkehr in Form der Elektromobilität technologisch lösbar und eine hohe Marktdurchdringung mittelfristig erreichbar ist, stellen die Leistungsbedarfe der Luftfahrt deutliche größere Anforderungen dar. Neben neuen Ansätzen im bord- und bodengebundenen Energiesystem ist eine drastische Effizienzsteigerung des Flugzeuges erforderlich, was völlig neue Flugzeugkonzepte und -bauweisen erforderlich macht. Die große Spreizung der Anforderungen aus Kurz- und Langstrecken erfordert dabei missionsspezifische Betrachtungen und hybride Ansätze. Eine „Energiewende“ in der Luftfahrt muss daher neben elektrischem Fliegen bei kleineren Leistungsanforderungen auch kreislauforientierte Energiesysteme wie Brennstoffzellen und synthetische Kraftstoffe beinhalten.

Im Fokus des Vorhabens steht vor diesem Hintergrund die Herausforderung, den Luftverkehr auch zukünftig effizient zu gestalten und dabei die konkurrierenden Anforderungen an stetiges Wachstum und langfristige Umweltverträglichkeit zu erfüllen.

 

Projektdaten

  • Durchführungszeitraum: 2016 bis 2018

  • Förderung: Niedersächsisches Ministerium für Wissenschaft und Kultur

  • Bearbeiter: Christoph Müller

 

Projektpartner

 

Ausgangslage und Problemstellung

Der Megatrend Mobilität bei gleichzeitiger Reduzierung der Umweltauswirkungen im Allgemeinen und des Klimawandels im Besonderen stellt auch für die Luftfahrt die globale Rahmenbedingung dar (Wachstumsraten von 3-5% p.a.) und schließt dabei insbesondere stärker wachsende An­sprüche von Schwellen- und Entwicklungsländern ein. Liegt der nominale Beitrag des Luftverkehrs an den globalen CO2-Emissionen in der Größenordnung von 2%, so ist hier zusätzlich die Wirksamkeitssteigerung infolge der Freisetzung in sensiblen Bereichen der Atmosphäre mit einem Faktor von 2-3 zu berücksichtigen. In Anbetracht der Verknappung fossiler Rohölvorkommen und des gemeinsamen Interesses der Gesellschaft, Industrie und Politik an einer Reduzierung der durch die Luftfahrt verursachten CO2-Emissionen werden weltweit verschiedene technische, politische und organisatorische Maßnahmen ergriffen, um eine Energiewende in der Luftfahrt einzuleiten. Nur so lassen sich die ambitionierten Emissionsreduktionsziele verschiedener Organisationen erreichen. Der Flightpath 2050 der Europäischen Union sieht beispielsweise vor, dass trotz des steigenden Verkehrsaufkommens bis zum Jahr 2050 die CO2-Emissionen im Vergleich zum Jahr 2000 um 75%, NOx-Emissionen um 90% und Lärmemissionen um 65% reduziert werden müssen.

 

Zielsetzung und Vorgehensweise

Im Fokus des Vorhabens steht die Herausforderung, den Luftverkehr auch zukünftig effizient zu gestalten und dabei die konkurrierenden Anforderungen an stetiges Wachstum und langfristige Umweltverträglichkeit zu erfüllen. Ziele des interdisziplinären Forschungsprojekts sind die Senkung von CO2- und NOx- Emissionen, die Verringerung der Lärmbelastung sowie die Gewährleistung der Kreislauffähigkeit von Lufttransportsystemen. Darüber hinaus ist die Entwicklung eines angepassten Luftverkehrs-Managements ein zentrales Anliegen des Projekts.

Die Ausrichtung auf nicht nur rein luftfahrttechnische Aspekte knüpft an den Kerngedanken einer Transitionsfähigkeit des gesamten Lufttransportsystems an. Dies bedeutet, dass technische Veränderungen des Fortbewegungsmittels selbst, genauso wie Veränderungen der Verkehrsführung und Infrastruktur notwendig sind, um emissionsarmen Luftverkehr für die Zukunft zu ermöglichen. Gebündelt werden diese Aspekte im Bestreben eine Integration des zukünftigen Luftverkehrs in ein kreislaufbasiertes Energiesystem zu erreichen. In diesem Zusammenhang werden die jeweiligen Anforderungen von Lang-, Mittel- und Kurzstreckenmissionen als zentrale Anknüpfungspunkte der Grundlagenforschung betrachtet. Auch die Untersuchung von synthetischen Treibstoffen, als Alternative zu fossilen Brennstoffen, macht einen Forschungsschwerpunkt aus. Eine Herausforderung hierbei stellen sowohl hohe Kosten als auch die zeitliche Dauer der Entwicklung von Flugzeugen mit Technologien dar, die auf die Nutzung synthetischer Brennstoffe ausgerichtet sind. Daher nimmt die Analyse des Wandels von Energiesystemen bei der Lebenszyklusanalyse zukünftiger Transportflugzeuge eine bedeutende Rolle ein. Um mögliche Reduzierungen der Leistungsfähigkeit bei Flugzeugen mit hybrid-elektrischen Antriebssystemen zu vermeiden, werden außerdem Weiterentwicklungen im Gebiet der Vortriebserzeugung (Propulsion) und der Widerstandsreduzierung erforscht.

Eine zentrale Aufgabe des Projekts ist die Generierung interdisziplinärer Bewertungsmethoden für Luftfahrtsysteme im Hinblick auf eine sich vollziehende Energiewende. Diese sollen unter Berücksichtigung von wirtschaftlichen und sozioökonomischen Methoden weiterentwickelt und ergänzt werden. Darüber hinaus werden die technologischen Forschungsschwerpunkte ebenfalls durch designwissenschaftliche Überlegungen ergänzt.

 

Weitere Informationen

Weitere Informationen zum Forschungsprojekt finden Sie auf den Seiten des Niedersächsischen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (NFL)