Neue DLR-Luftfahrtstrategie zeichnet den Forschungsweg zum emissionsfreien Fliegen
Das Ziel ist in Deutschland und Europa gesetzt. Bis zur Mitte des Jahrhunderts wird die Klimaneutralität in Wirtschaft und Gesellschaft angestrebt. Der European Green Deal braucht ebenso in der Luftfahrt ein umfassendes Engagement in Forschung und Entwicklung. Dazu legt das Deutsche Zentrum für Luft und Raumfahrt (DLR) nun eine neue Luftfahrtstrategie vor, die den Forschungsweg zum emissionsfreien Fliegen zeichnet. Das Ziel sind hocheffiziente klimafreundliche Flugzeuge. Diese sollen passend zu Reichweite und Größe mit klimafreundlichen Antriebskonzepten und nachhaltigen Brennstoffen abheben. Das DLR positioniert sich dabei mit seinen ganzheitlichen Forschungskompetenzen als virtueller Hersteller (Virtual OEM) für eine beschleunigte Energiewende in der Luftfahrt. Neue Technologien sollen die Emissionen der Luftfahrt zukünftig immer weiter senken und vom prognostizierten Wachstum entkoppeln.
„Die Vision des DLR ist eine emissionsfreie Luftfahrt. Der Weg dorthin erfordert einen disruptiven Ansatz und neue Technologien. In unserer neuen Luftfahrtstrategie betrachten wir das Flugzeug und den Luftverkehr als Gesamtsystem. Auf dem Weg zum klimaverträglichen Luftverkehr besteht ein erheblicher Forschungs- und Entwicklungsbedarf “, erklärt Prof. Anke Kaysser-Pyzalla, die DLR-Vorstandsvorsitzende. „Das DLR arbeitet weiter an seiner Systemkompetenz in der Luftfahrtforschung. Wir sehen uns damit in der Funktion eines Architekten. Von den Grundlagen bis hin zur Anwendung in enger Abstimmung und in Kooperation mit der Luftverkehrsindustrie und -wirtschaft.“
„Der Energiebedarf kommender Flugzeuge muss bis zum Jahr 2050 auf mindestens die Hälfte verringert werden. Dafür notwendig sind Technologien zur Reduktion des aerodynamischen Widerstands und des Gesamtgewichts gemeinsam mit innovativer Flugregelung und Sensorik“, erklärt Dr. Markus Fischer, Bereichsvorstand Luftfahrt im DLR. „Neben neuen Flugzeugkonfigurationen benötigen wir einen intelligenten Mix alternativer Antriebskonzepte. Klein- und Regionalflugzeuge können zukünftig batterie- und hybridelektrisch abheben, Kurz-bis Mittelstreckenflugzeuge mit Wasserstoff unterwegs sein und bis hin zur Langstrecke kommen nachhaltige Brennstoffe in Verbindung mit hocheffizienten Turbinen zum Einsatz. Klimaoptimierte Flugrouten bieten für alle Flugzeuge eine wichtige Einsparperspektive.“
Die neue Luftfahrtstrategie des DLR legt dar, welche Entwicklungsherausforderungen auf dem Weg zum klimaverträglichen Fliegen zu meistern sind. Dabei zeigt sich insbesondere bei der Frage alternativer Antriebe, dass nicht eine Innovation für alle Luftfahrtbereiche greift. Zeitlich und mit der Größe der Luftfahrzeuge versetzt sind verschiedene Kombinationen aus Antriebstechnologie und Energieträger vielversprechende Lösungen. Daraus ergibt sich ein breites Spektrum nötiger Forschungsanstrengungen für neue emissionsarme Luftfahrtantriebe, die gemeinsam alle Strecken abdecken:
Turboantriebe mit nachhaltigen Brennstoffen bis zur Langstrecke
Auf den Kurz- bis Langstrecken ermöglichen hocheffiziente Turbofan-Triebwerke gemeinsam mit regenerativ erzeugtem Kerosin einen weitgehend klimaneutralen Betrieb. Möglich ist das für die gesamte bestehende Flotte mit nur minimalen technischen Modifikationen der Triebwerke und der vorhandenen Infrastruktur. Die sogenannten Sustainable Aviation Fuels (SAFs) senken den CO2-Fußabdruck deutlich und reduzieren zusätzlich die Klimawirkung von Kondensstreifen. Umfängliche Versuchsflüge, Sicherheitsnachweise und breite nachhaltige Produktionskapazitäten sind für den zukünftigen SAF-Einsatz nötig.
Antriebe mit Wasserstoff-Direktverbrennung bis zur Mittelstrecke
Wasserstoff kann die lokalen CO2-Emissionen im Luftverkehr auf null reduzieren. Für Wasserstoffantriebe stellen Volumen und Gewicht sowie Integration und Sicherheit eine besondere Herausforderung dar. Mittelfristig ist der Einsatz von Wasserstoff besonders für Flugzeuge im Regional- und Kurzstreckenbereich geeignet. Die Erforschung einer sicheren und zuverlässigen Wasserstoffverbrennung sowie des Umgangs mit dem Energieträger soll in den nächsten fünf Jahren die kommerzielle Anwendbarkeit in Flugzeugen vorbereiten.
Hybrid-elektrische Antriebe mit Brennstoffzellen im Regionalverkehr
Trotz ihrer sehr hohen Wirkungsgrade sind sowohl Batterien als auch Brennstoffzellen auf absehbare Zeit nur für Kleinflugzeuge und Regionalflugzeuge geeignet. Notwendig ist die Erforschung von Hochleistungs-Elektromotoren, Batterien und Brennstoffzellen. Dann kann in den nächsten fünf Jahren über eine mittelfristige Anwendung in Verkehrsflugzeugen entschieden werden.
Quelle: DLR