Konzept eines besonders leisen Hyperschallflugzeuges.
Bildrechte: NASA

Fliegen - Zukunftsmusik Bio-Kerosin, Elektroantrieb und Hyperschall

Menschen fliegen gern. Vier Milliarden Passagiere reisten 2017 mit dem Flugzeug. 2037 sollen es 8,2 Millarden sein - mehr als doppelt so viel. Höchste Zeit, sich um die Zukunft des Fliegens zu kümmern.

Konzept eines besonders leisen Hyperschallflugzeuges.
Bildrechte: NASA

Problem: Treibstoff

Der Ölvorrat auf der Erde ist endlich. Irgendwann gibt es kein Erdöl mehr. Was tun? Immerhin verbrennen wir jährlich 190 Millionen Tonnen Kerosin - nur zum Fliegen.

Lösung 1: Bio-Kerosin


Kerosin durch einen Kraftstoff aus nachwachsenden Rohstoffen ersetzen, zum Beispiel durch Mikro-Algen, aus denen Wissenschaftler Algenkerosin herstellen können. Vorteil: Algen wachsen in Salzwasser und schnell, sind widerstandsfähig und enthalten Lipide und damit Öl. Zudem besteht kein sogenanntes Teller-Tank-Problem, weil Algen im Gegensatz zu Mais beim Anbau keine Nahrungspflanzen verdrängen würden. Nachteil: Bislang konnte Algenkerosin nur in kleinen Mengen erzeugt werden. Um für einen Testflug 50 Liter Bio-Kerosin zusammen zu bekommen, mussten Ingenieure weltweit Treibstoff einkaufen und nach Deutschland fliegen. Die Energiebilanz: ernüchternd! Algenkerosin ist zudem acht mal so teuer wie herkömmliches Kerosin, kostet also rund 400 statt 50 Euro pro Fass. Das Öl aus Algen ist aber zumindest so vielversprechend, dass es eines Tages einen Teil des Kerosins aus Erdöl ersetzen könnte.

Lösung 2: Solares Kerosin


Kerosin mit der Kraft der Sonne erzeugen. Funktioniert tatsächlich, erst im Labor, im Juni 2019 auch auf dem freien Feld, im spanischenMóstoles. Dabei wird aus Wasser, CO2 und solarer Energie Kerosin hergestellt. Bei Temperaturen um die 1.500 Grad Celsius wird ein sogenanntes Synthesegas erzeugt. Daraus lässt sich Kerosin gewinnen, das chemisch vom fossilen Kerosin nicht zu unterscheiden ist. Dr. Manuel Romero erklärt, wie das funktioniert: "Ein der Sonne folgendes Heliostatenfeld konzentriert das Sonnenlicht um den Faktor 2.500. Das entspricht der dreifachen Konzentration im Vergleich zu Solaranlagen, die derzeit zur Energiegewinnung eingesetzt werden."

Allerdings ist der Prozess noch zu wenig effizient. Wenn es gelingt, den Wirkungsgrad zu steigern, wäre eine Produktion von Kerosin aus Sonnenlicht denkbar. Als Flächen für solche "solaren Kerosinfabriken" eigenen sich Wüsten, landwirtschaftliche Flächen wurden nicht gebraucht. " Aus Sicht der Forscher rückt damit das Ziel, von nachhaltiger Energie statt fossilen Vorräten zu leben, einen Schritt näher. Optimaler Standort für solare Kerosinproduktion sind Wüsten, das C02 soll aus der Atmosphäre gewonnen werden. Das Projekt Sun-to-liquid ist bislang ein Vier-Jahresprojekt der Europäischen Kommission und der Schweiz. Es endet mit dem Jahr 2019 - wird aber nicht im Sande verlaufen.

Problem: Kohlendioxid-Emissionen

Flugzeuge stoßen Kohlendioxid und Stickoxide aus. Die Luftfahrt hat ein schlechtes Umwelt-Image und das zurecht: Betrachtet man allein nur den Verkehrssektor, stammen 24 Prozent des Kohlendioxid-Ausstoßes weltweit von Flugzeugen.

Lösung 3: Elektrisches Fliegen
Abgase könnte man mit Batterie-Betrieb verhindern. Elektrisches Fliegen ist momentan die einzige Möglichkeit, die Klimaziele der EU bis 2050 zu erreichen. Der Wermutstropfen: Batterien, die große Flugzeugtriebwerke antreiben können, gibt es (noch) nicht. Sie müssten mindestens zehn Mal mehr leisten als heute verfügbare. Der Strom müsste regenerativ erzeugt werden, damit die Energiebilanz stimmt. Große Jets werden deshalb vermutlich nie nur mit Batterien betrieben werden. Luftfahrt-Experten glauben, dass elektrisches Fliegen langsam und über kleine Flugzeuge in den Flugverkehr gelangen könnte.

Dubai hat in diesem Frühjahr gezeigt, wie das im Stadtverkehr aussehen könnte - mit automatisch fliegenden Taxi-Drohnen. Die deutsche Firma Lilium aus München hat im April ihren ersten spektakulären Flug mit einem Elektroflugzeug absolviert (siehe Video). Ihre Maschine, die kaum größer ist als ein Pkw und leiser als ein Motorrad, soll als Senkrechtstarter praktisch überall abheben können, 300 km/h schnell sein und 300 Kilometer weit fliegen können. Ein Anfang für die Elektrofliegerei ist gemacht - und ein Ende noch nicht abzusehen.

Problem: Kondensstreifen

Durch die Abgase von Flugzeugen entstehen Kondensstreifen. Sie leiten die Wärmestrahlung wieder zur Erde um und tragen so zur Erderwärmung bei, wie Studien des DLR zeigen.

Lösung 4: Flugroutenplanung
Würden Routen besser und in unterschiedlichen Höhen geplant, könnte man die Bildung von Kondensstreifen eindämmen, so Forscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR). Sie hoffen, dass bei der Planung von Routen in Zukunft auch dieser Aspekt eine Rolle spielt.

Kondensstreifen
Bildrechte: Gerald Perschke

Problem: Fluggastzahlen

2017 flogen vier Milliarden Menschen weltweit. Die Zahl wird sich in zwanzig Jahren voraussichtlich verdoppelt haben, denn Schwellenländer wie China, Brasilien und Indien entdecken das Fliegen gerade erst.

Lösung 5: Stadtflughafen
Es könnten mehr Menschen schneller transportiert werden, wenn es Stadtflughäfen gäbe. Das sind Flughäfen mitten in der Stadt, die zum Beispiel direkt über einen Bahnhof gebaut werden. Passagiere kommen im Untergeschoss mit dem Zug im Bahnhof an und gelangen über mehrere Ebenen zum Flughafen. Auf dem Weg passieren sie Sicherheitskontrolle und geben das Gepäck auf. Wunschvorgabe: Vom Zug bis zum Abflug sollen nur 30 Minuten vergehen. Mindestens 500 Standorte haben Forscher weltweit entdeckt, die sich für Stadtflughäfen eignen würden. Der Haken: Fragen zu Sicherheit, Abgasen und Lärm sin dnoch ungeklärt. Es ist fraglich, ob City Ports von Stadtbewohnern akzeptiert würden.

Problem: Flugdauer

Langstreckenflüge dauern, wie schon ihr Name sagt, lange. Könnte man schneller fliegen, könnten insgesamt mehr Passagiere transportiert werden.

Lösung 6: Hyperschall
Fliegt man hoch oben in der Atmosphäre, wo der Luftwiderstand geringer wird, ist der sogenannte Hyperschall möglich. Das gilt grundsätzlich auch für Passagiermaschinen. Durchdekliniert wird das extreme Konzept mit dem Spaceliner. Bisher gibt es diesen nur als Modell und als Simulation. Passagierflugzeuge müssten für den Flug im Hyperschall neu gebaut werden - mit Material aus der Raumfahrt, denn die Unterseite des Flugzeugs wird mehrere 1.000 Grad heiß. Nach der Landung müsste das Flugzeug gut zwei Tage ruhen. Im normalen Flugbetrieb wäre das undenkbar, aber für Spezialeinsätze könnte der Spaceliner interessant sein. In zwei statt elf Stunden von Deutschland nach Los Angeles? Das hätte was! Vor allem einen stolzen Preis: Schätzungsweise würde der Schnellflug von Europa in die USA mehr als 10.000 Euro kosten.

Über dieses Thema berichtet MDR auch im Fernsehen: LexiTV | 09.06.2017 | 15:00 Uhr

Zuletzt aktualisiert: 21. Juli 2017, 13:32 Uhr