Alternative Antriebe
30.04.2018

Think-Tank Bauhaus Luftfahrt präsentiert Kerosin aus Sonnenlicht

Foto: Creative Commons/Julian Herzog
Ein Airbus A350 auf der Luftfahrtmesse ILA in Berlin. Forscher entwickeln alternative Treibstoffe, mit denen der Flugverkehr klimafreundlicher werden soll.

Wissenschaftler treiben die Forschung an solar-thermochemisch erzeugtem Flugzeug-Treibstoff voran. Der Vorteil: Man braucht dafür nur Wasser, Kohlendioxid und Solarenergie.

Drei Milliliter gelbliche Flüssigkeit enthält das Röhrchen, das Andreas Sizmann am Messestand vor sich aufgebaut hat. Es steckt in einem silbernen Köfferchen – schließlich handelt es sich um den ersten Flugzeug-Treibstoff der Welt, der durch thermochemische Umwandlung aus Sonnenlicht hergestellt wurde: „Sunlight-to-Liquid“ nennt sich das Verfahren. Dabei wird aus Kohlendioxid und Wasser mithilfe konzentrierter Solarenergie „solares“ Kerosin gewonnen. „Es wird in Zukunft in beliebigen Mengen beimischbar sein und könnte herkömmliches Kerosin komplett ersetzen“, sagt Sizmann, Leiter für Zukunftstechnologien beim Think-Tank Bauhaus Luftfahrt während der Luftfahrt-Messe ILA im Gespräch mit dem Magazin bizz energy.

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Der Flugzeughersteller Airbus, damals noch EADS, das bayerischen Wirtschaftsministerium und weitere Unternehmen hoben Bauhaus Luftfahrt 2005 aus der Taufe, um interdisziplinär die Zukunft der Luftfahrt zu erforschen.

Pilotanlage bei Madrid

Zahlreiche Forschungsverbünde aus Wissenschaft und Industrie suchen intensiv nach erneuerbaren Alternativen zu Kerosin, um die Luftfahrt weniger klimaschädlich zu machen. Insbesondere die großen Ölkonzerne treiben die Forschung voran. Ein Ansatz ist, den Sprit aus Mikroalgen zu gewinnen, ein anderer über Grünstrom. Der Vorteil von Sunlight-to-Liquid: Die solar-thermochemische Umwandlung, entwickelt an der ETH Zürich, nutzt das gesamte Spektrum des Sonnenlichts und verspricht hohe Erträge. Als Ausgangsprodukte werden nur Wasser, beispielsweise entsalztes Meerwasser, und aus der Luft gewonnenes CO2 benötigt. Weniger als ein Prozent der weltweiten Wüstenfläche würde laut Bauhaus Luftfahrt ausreichen, um den weltweiten Bedarf an Treibstoff zu produzieren. Insbesondere in Südeuropa, im Mittleren Osten und in Nordafrika sieht das Konsortium Potenzial für Fabriken zur Herstellung von Solar-Kerosin.

Den Treibstoff im Röhrchen stellten die Forscher bereits 2014 im Labor her, im EU-geförderten Projekt „Solar-Jet“. Nun wird es im Rahmen des aktuellen EU-Projektes „Sun-to-Liquid“ von einem internationalen Konsortium weiterentwickelt. Dazu haben unter anderem die ETH Zürich, die spanische Forschungseinrichtung Fondacion IMDEA Energía und das Deutsche Institut für Luft- und Raumfahrt (DLR) bei Madrid eine Pilotanlage errichtet, die Koordination hat Bauhaus Luftfahrt. Ein Feld von 169 Heliostaten mit je drei Quadratmeter großen fokussierenden Spiegeln konzentriert das Sonnenlicht mehr als 2000-fach in die Reaktor-Öffnung, die Hitze treibt den thermochemischen Prozess im Solar-Reaktor im Turm an. Dabei entsteht „Synthesegas“, eine Mischung aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid. Dieses wiederum wird per Fischer-Tropsch-Verfahren in flüssige Kohlenwasserstoffe umgewandelt – den Solar-Treibstoff. Ein Ziel des Projektes ist, den Treibstoff unter realen Umweltbedingungen herzustellen.

80 Prozent weniger Treibhausgas

Die EU unterstützt den Feldversuch in Madrid erneut mit rund viereinhalb Millionen Euro, ergänzt um nationale Forschungsförderung für die ETH Zürich. Ende 2019 soll er abgeschlossen sein. „Das solare Kerosin ist nahezu CO2-neutral, weil das bei der Verbrennung entstehende Kohlendioxid ja zuvor aus der Atmosphäre entnommen wird“, erklärt Sizmann. Das funktioniert bisher allerdings nur in der Theorie: Die Forscher gehen bei zukünftigen kommerziellen Großanlagen von einem Szenario aus, in dem die Treibhausgase um etwa 80 Prozent reduziert würden. Außerdem entstehen auch bei Verbrennung von Solar-Sprit weitere Abgase wie klimaschädlicher Wasserdampf, Stickoxide (NOx) und andere Schadstoffe, die in die Atmosphäre geblasen werden.

Sizmann hält Sunlight-to-Liquid dennoch für eine vielversprechende Alternative zu anderen Ansätzen, den Luftverkehr zu dekarbonisieren. Auch an hybrid-elektrischen oder gar vollständig elektrischen Antrieben wird geforscht. Doch für den Einsatz in größeren Passagiermaschinen und auf längeren Strecken sind diese noch nicht tauglich, wie Podiumsdiskussionen auf der ILA zeigen. Aufgrund der geringen Energiedichte ist momentan bei etwa 300 Kilometern Reichweite die Grenze erreicht. Experten wie Jan-Hendrik Boelens, Technologiechef des Flugtaxi-Unternehmens Volocopter, erwarten hier innerhalb der nächsten Jahre auch keine größeren Entwicklungssprünge.

Noch zehn Jahre Forschung

Die Herstellung alternativer Kraftstoffe ist jedoch noch teuer. Auch Sunlight-to-Liquid ist ein gutes Stück von der Wirtschaftlichkeit entfernt: Sizmann rechnet mit Produktionskosten von 2,20 Euro pro Liter Kerosin, die sich je nach Produktionsstandort und Vermarktung von Ko-Produkten auf 1,30 Euro verringern oder auf 3 Euro erhöhen könnten. Zum Vergleich: Ein Liter herkömmliches Kerosin kostet auf Basis aktueller Kurse nur 45 Cent. Würde man ein modernes Gaskraftwerk als CO2-Quelle nutzen, ließen sich die Kosten zwar leicht senken, dann wären die Emissionen unterm Strich jedoch sogar höher als bei herkömmlichem Treibstoff.

Sizmann weiß um die Schwierigkeiten. „Es wird noch mindestens ein Jahrzehnt an Anstrengungen in Forschung und Entwicklung erfordern, das Verfahren technisch so zu effizient zu machen, dass es wirtschaftlich attraktiv wird“, räumt er ein. Um eine Produktionskapazität aufzubauen, die zunächst nur wenige Prozent des globalen Kerosinbedarfs ersetzen kann, seien „erhebliche Investitionen erforderlich“. Doch die EU gibt den Weg vor: Ihr Energie-Fahrplan sieht vor, dass bis 2050 in der Luftfahrt 40 Prozent alternative, CO2-Emissions-arme Kraftstoffe zum Einsatz kommen.

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Jutta Maier
Keywords:
Solarenergie | Luftfahrt | Ökostrom | Mobilität
Ressorts:
Technology

Kommentare

Das Projekt heißt „SOLAR-JET“ und lief von 2011 bis 2015.

Danke für den Hinweis, ist geändert.

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