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Klimaneutrales Kerosin: Ist das der Beginn einer neuen Luftfahrt?

  • Ein wichtiger Schritt zum klimaschonenderen Flugverkehr: Eine Anlage im Emsland kann klimaneutrales künstliches Kerosin in größerer Menge herstellen.
  • Können Flugpassagiere also bald komplett klimaneutral fliegen?
  • Das Redaktionsnetzwerk Deutschland hat bei Experten nachgefragt.
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Das Flugzeug ist mit Abstand das klimaschädlichste Verkehrsmittel. Einen großen Anteil daran hat der Flugzeugtreibstoff Kerosin, bei dessen Verbrennung Kohlendioxid (CO₂) freigesetzt wird. Umgerechnet verursacht jeder Passagier pro geflogenem Kilometer 230 Gramm CO₂. Im Emsland wurde ein Schritt in Richtung Nachhaltigkeit gemacht: Dort ist im Oktober die erste Anlage weltweit in Betrieb gegangen, die klimaneutrales künstliches Kerosin im industriellen Maßstab herstellen kann. Der erste Kunde ist Deutschlands größte Airline Lufthansa.

Wann die ersten Passagierflugzeuge den Kraftstoff tanken, ob Fliegen dadurch teurer wird, und warum das Fliegen damit trotzdem nicht komplett umweltfreundlich ist: ein Überblick mit den wichtigsten Fragen und Antworten.

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Wie können Flugzeuge klimaneutral fliegen?
1:46 min
Experte für Verbrennungstechnik Manfred Aigner vom DLR spricht mit dem RND darüber, wie Flugzeuge klimaneutral fliegen können.  © RND
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Wie entsteht das klimaneutrale Kerosin?

Die Anlage im emsländischen Werlte produziert den Kraftstoff synthetisch aus Wasser, erneuerbarem Strom von Windrädern aus dem Umland, Abfall-CO₂ aus Lebensmittelresten einer Biogasanlage sowie CO₂ aus der Umgebungsluft, erklärt der Betreiber Atmosfair. Der Fachbegriff für diese Technik ist „Power to Liquid“ (PtL). Da erneuerbare Energien und CO₂ genutzt werden, das ohnehin in der Atmosphäre gelandet wäre, ist der produzierte Kraftstoff klimaneutral.

Bis zu einer Tonne dieses CO₂-neutralen Kerosins pro Tag soll die Anlage der deutschen Non-Profit-Organisation nach dem Erreichen des Regelbetriebs im kommenden Jahr produzieren. Die Lufthansa hat davon eine jährliche Abnahme von mindestens 20 Tonnen (25.000 Liter) für mindestens fünf Jahre vereinbart.

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Das ist zu Beginn verschwindend gering. Zum Vergleich: Ein Airbus A380 verbraucht auf einem einzigen Transatlantik-Flug von Frankfurt nach New York etwa 115 Tonnen (115.000 Liter) Kerosin, wie das Portal „Airliners“ schreibt.

Erneuerbarer Strom, beispielsweise von Windrädern aus dem Umland, wird mit Wasser und CO₂ aus der Umgebungsluft synthetisiert. Dabei entsteht der flüssige und und CO₂-neutrale Kraftstoff, mit dem dann Flugzeuge betankt werden können. Passagierflugzeuge sollen im ersten Quartal 2022 mit einer Mischung aus synthetischen Kerosin und fossilem Kerosin fliegen. © Quelle: Lufthansa
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Welche Flugzeuge können mit dem synthetischen Kraftstoff betankt werden?

Der Regelbetrieb mit Passagierflugzeugen soll im ersten Quartal 2022 starten, heißt es von der Lufthansa. Theoretisch könnten aber alle Flugzeuge mit dem CO₂-neutralen Kerosin betankt werden: „Helikopter genauso wie ein Airbus 350, das ist derzeit das modernste Passagierflugzeug überhaupt“, sagt Manfred Aigner, Direktor im Institut für Verbrennungstechnik des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) dem RedaktionsNetzwerk Deutschland (RND). Dafür müsse weder am Flugzeug noch an der Flughafeninfrastruktur etwas geändert werden.

Lediglich bei sehr alten Flugzeugen, die es in Deutschland aber nicht mehr gibt, könne ein zu kleiner Anteil von fossilen Brennstoffen das Dichtungssystem im Treibstoffsystem beeinflussen, so der Experte.

Ist das Fliegen damit nun komplett klimaneutral?

Nein, die Sache hat einen Haken: Zunächst soll das Biokerosin herkömmlichem Flugzeugsprit nur beigemischt werden, es wird nicht rein mit dem klimaneutralen PtL-Kraftstoff angetrieben. „Der Prozess ist zu vergleichen mit der Einspeisung erneuerbarer Energien in den Gesamtstrommix“, heißt es von der Lufthansa gegenüber dem RedaktionsNetzwerk Deutschland (RND).

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Der PtL-Kraftstoff könne theoretisch in jedem Verhältnis mit nicht klimaneutralem Kraftstoff gemischt werden: „Das hat keine Auswirkungen auf moderne Flugzeuge“, so Aigner. Weil aktuell nicht auszuschließen sei, dass irgendwo noch Flugzeuge mit alten Dichtungssystem existieren, dürfen derzeit maximal 50 Prozent des synthetischen Kraftstoffs den fossilen Brennstoffen beigemischt werden. „Diese Vorschriften werden aber mit Sicherheit bald geändert, sodass man bald zu 100 Prozent mit CO₂-neutralem Kerosin fliegen darf.“ Um die Pariser Klimaziele zu erreichen, müsste bis 2050 der gesamte Flugbetrieb auf CO₂-neutrales Kerosin umgestellt werden.

Selbst dann jedoch wäre das Fliegen nicht ganz klimaneutral. Der Anteil der globalen Luftfahrt am durch Menschen verursachten Klimawandel beträgt 3,5 Prozent. Davon fällt Forschern der Manchester Metropolitan University zufolge ein Drittel auf CO₂-Emissionen. Zwei Drittel hingegen sind auf andere Effekte wie Kondensstreifen und Eiskristallwolken zurückzuführen, die von den Triebwerken erzeugt werden können.

Doch auch hier habe der synthetische Kraftstoff einen positiven Einfluss, sagt Aigner mit Blick auf eine Untersuchung des DLR. „Wir haben viele Testflüge mit einem Airbus 320 durchgeführt – das ist ein normales Passagierflugzeug, das zum Beispiel nach Mallorca fliegt. Diesem sind wir mit einem Messflugzeug hinterhergeflogen und haben die Schadstoffe im Flug in der Luft gemessen.“ Mit den synthetischen Kraftstoffen hätten die Feinstaubpartikel, welche für die Kondensstreifen sorgen, stark reduziert werden können. Aigner bezeichnet den Kraftstoff sogar als „Wunderstoff, der die Luftfahrt wesentlich weiterbringen wird“.

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Wie weit können Flugzeuge mit CO₂-neutralem Kerosin fliegen?

Ein Langstreckenflug ist ebenso mit CO₂-neutralem Kerosin möglich wie auch auf der Mittelstrecke und der Kurzstrecke. „Die Beimischung von PtL-Kraftstoff ändert nichts an der Reichweite“, so eine Lufthansa-Sprecherin. Verbrennungstechnikexperte Manfred Aigner ergänzt: „Da wir die Moleküle optimal herstellen, können Flugzeuge, die zu 100 Prozent mit den Stoffen betankt wurden, bis zu einem Prozent weiter fliegen. Das ist zwar sehr wenig, aber für Fluggesellschaften kann es wichtig sein, weil daran der Gewinn hängt“, sagt Aigner.

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Anlage zur Produktion von CO₂-neutralem Kerosin im Emsland im Betrieb
4:25 min
In Werlte wird weltweit die erste Anlage zur klimaneutralen Produktion des Flugzeugtreibstoffs Kerosin betrieben.  © Atmosfair

Kosten: Werden Flugtickets durch den neuen Kraftstoff teurer?

Wie stark die Preissteigerung für Flugtickets ausfallen wird, ist schwer abzuschätzen. Die Menge an klimaneutralem Treibstoff, der zurzeit produziert werden kann, ist noch sehr gering. Gleichzeitig aber sind die Kosten in der Herstellung laut Atmosfair recht hoch. „Bei Anlagen dieser Größe, die zudem nicht auf mehrere Jahrzehnte Betrieb ausgelegt sind, sind die Kosten noch sehr hoch“, sagte Dietrich Brockhagen, Gründer und Geschäftsführer von Atmosfair. Die Erzeugungskosten pro Liter Kerosin liegen noch weit über 5 Euro, heißt es in einer Pressemitteilung.

Den größten Effekt auf die Herstellungskosten hätten die hohen Stromkosten in Deutschland. In anderen Ländern mit hoher Sonneneinstrahlung lägen die Strompreise dank Fotovoltaik erheblich niedriger. Verbrennungstechnikexperte Aigner ist sich daher sicher, dass für die fortschreitende Produktion ein Großteil an erneuerbarer Energie nach Deutschland importiert werden muss. Oder in Zukunft synthetische Kraftstoffe direkt importiert werden.

Bereits heute können Lufthansa-Kunden die Mehrkosten für CO₂-neutralen Treibstoff freiwillig zahlen, auf der Digitalplattform Compensaid gibt es mehrere Möglichkeiten: Möchten Passagiere beispielsweise mit nachhaltigen Flugkraftstoffen CO₂-neutral fliegen, so wird der Aufpreis für das Upgrade von fossilem auf nachhaltigen Treibstoff berechnet. Und das wird teuer, wie das „Handelsblatt“ berichtet: Für einen One-way-Flug von Europa in die USA werden bis zu 500 Euro zusätzlich fällig.

Wasserstoff, Batterien, Brennstoff: Alternativen zum Biotreibstoff

Bisher nutzen die Airlines der Lufthansa Group nachhaltige Kraftstoffe biogenen Ursprungs – Kerosin, das aus landwirtschaftlichen Abfällen oder alten Speiseölen hergestellt wird. PtL-Kraftstoffe wurden bislang noch nicht industriell produziert, sondern waren nur in Labormengen verfügbar. Doch das Ziel der Lufthansa ist es, bis 2030 (im Vergleich zu 2019) die eigenen Netto-CO₂-Emissionen zu halbieren und bis 2050 eine neutrale CO₂-Bilanz erreichen.

Die eine Lösung ist Ptl-Kraftstoff aber nicht. Das DLR forscht auch an Wasserstoff, Brennstoffzellen und Batterien als Alternativen. Für die Langstrecke seien diese zwar nicht geeignet, so Aigner, aber für Flüge auf der Mittel- und Kurzstrecke.

„Wasserstoff ist da einfacher herzustellen als PtL-Kraftstoffe“, so der Luftfahrtexperte. „Vor allem, weil wir nicht genügend erneuerbare Energiequellen haben, könnte es sinnvoll sein, diesen in Deutschland zu produzieren.“ Die Herausforderung: Wasserstoff lasse sich zwar in den gleichen Turbinen verbrennen wie Kerosin, benötige aber andere Brennkammern sowie ein größeres Tankvolumen. „Selbst, wenn wir den Wasserstoff tieffrieren, braucht der viermal so viel Tankvolumen wie bei Kerosin“, so Aigner.

Diese möglichen Flugzeugtypen für die Zukunft hat Airbus entworfen. Darunter: ein Wasserstoffflugzeug in Form einer Flunder. Denn Wasserstoff braucht bei selber Energie viermal so viel Volumen wie hochenergetisches Kerosin. Dieses Volumen muss das Flugzeug irgendwie bereitstellen. Dafür braucht man ein größeres Rumpfvolumen. © Quelle: Airbus

Die Folge: Die Flugzeuge müssten anders gebaut werden. „Wir bringen den Wasserstoff nicht mehr im Flügel unter, sondern müssen einen Teil des Rumpfes dazunehmen.“ Für diese Flugzeuge müsste gleichzeitig eine entsprechende Infrastruktur an den Airports geschaffen werden. „Optimisten schätzen, dass die ersten Wasserstoffflugzeuge 2035 fliegen – ich würde 2040 sagen, bevor man die wirklich kommerziell sehen wird, wenn es denn so weit kommt“, so der Experte.

Brennstoffzellen sowie Batterien kommen eher auf Kurzstrecken zum Einsatz. Wobei Batterien eher für extrem kurze Strecken beziehungsweise Flugtaxis geeignet seien, weil sie viel Volumen benötigten, sehr schwer und teuer seien.

mit dpa

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