Luftfahrt
16.10.2019

Forscher halten Wasserstoff-Regionalflieger für möglich

Illustration: DLR/CC
Darstellung eines elektrifizierten Passagierflugzeugs.

Die Wasserstoff-Technik könnte nach Ansicht von Wissenschaftlern des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt in zehn Jahren soweit sein, Passagier-Flugzeuge im Regionalverkehr emissionsfrei anzutreiben.

In zehn Jahren könnte klimafreundliches Fliegen so aussehen: Man steigt zusammen mit bis zu 80 anderen Passagieren in einen Regionaljet, fliegt bis zu 800 Kilometer weit – und ohne aufzutanken wieder zurück. Der Treibstoff dafür befindet sich allerdings nicht mehr im Flügel, sondern in einem großen Tank im hinteren Flugzeugteil als hochkomprimierter Wasserstoff.

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„Alles, was wir im Labor und bei den Tests im Flugzeug sehen, ist, dass die Physik nicht gegen uns ist und die Wasserstoff-Technologie funktionieren kann“, erklärt Josef Kallo, Koordinator Energiesystemintegration beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Stuttgart. Fünf Jahre seien noch nötig, um die Wasserstoff-Technik für den Einsatz in größeren Flugzeugen einzurichten, sagt der promovierte Ingenieur. Dann brauche man noch weitere fünf Jahre, um die Flugzeuge für Linienflüge zu qualifizieren.

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Technisch besteht eine der Herausforderungen darin, die Brennstoffzellen auch in großer Höhe mit dünner Luft und wenig Sauerstoff zuverlässig arbeiten zu lassen. Dieses Problem stellt sich Autoherstellern nicht. Auch müssen die Brennstoffzellen in großer Höhe ausreichend gekühlt werden.

"Die Batterie ist nicht geeignet"

Fliegern, die die nötige Energie in einer Batterie mit sich führen, sagt Josef Kallo keine große Zukunft voraus: „Die Batterie ist nicht geeignet, um Flugzeuge jeglicher Größe zum Fliegen zu bringen, außer vielleicht spezielle Segelflugzeuge", sagt der DLR-Koordinator und untermauert das mit Zahlen. So sei mit Batterien bisher im besten Fall eine Leistung von 180 Wattstunden pro Kilogramm möglich. Damit käme man fliegend höchstens 200 Kilometer weit – zu wenig für einen sinnvollen Linienverkehr.

Bei Wasserstoff sehe das deutlich besser aus: Mit dem Energieträger seien derzeit Leistungen von 630 Wattstunden je Kilo Brennstoffzelle möglich – das reiche für einen 700-Kilometer-Flug. Künftig seien mit der Wasserstofftechnik sogar 1200 Wattstunden pro Kilo möglich und damit könne man dann bis zu 1.700 oder 1.800 Kilometer fliegen.

Zum Vergleich: Handelsübliche Akkus für E-Autos erreichen um die 140 Wattstunden pro Kilo, in einem Kilo Kerosin sollen dagegen etwa 11.000 Wattstunden Energie stecken.

"Sehr großes CO2-Reduktionspotential"

Doch nicht jeder Airport benötige gleich die gesamte Wasserstoff-Infrastruktur, sagt DLR-Experte Kallo. Sein Beispiel: Ein Regionalflieger könne mit Tempo 400 bis 550 bis zu 800 Kilometer hin und 800 Kilometer zurückfliegen und habe dann noch immer eine Sicherheitsreserve, um notfalls auf andere Airports auszuweichen.

Über die Kosten, so etwas im Inland in die Lüfte zu bringen, gibt es keine Schätzungen. Klar ist nur: Gebraucht werden nicht nur große Mengen an Ökostrom – dieser muss auch noch sehr preiswert sein und darf nicht mehr als zwei bis drei Cent pro Kilowattstunde kosten.

Kallo plädierte deshalb für eine realistische Sicht auf die fliegende Zukunft. Man solle nicht die Vorstellung haben, dass „wir morgen alle mit Airtaxis und emissionsfrei nach Tokio fliegen.“ Den Weg dorthin schafft man, das macht der Ingenieur auch klar, nicht mit Wasserstoff. Da müsse synthetisches Kerosin her. Damit das klimapolitisch Sinn macht, muss der Flugtreibstoff wie auch der Wasserstoff weitgehend mithilfe von Ökostrom hergestellt werden. „Es wird nur dann funktionieren, wenn wir Wasserstoff CO2-frei oder -reduziert bereitstellen. Gelingt uns das, haben wir ein sehr großes CO2-Reduktionspotential“, sagt der DLR-Experte.

Mehr erneuerbare Energien nötig

Derzeit werde in Deutschland jedes Jahr knapp neun Millionen Tonnen Kerosin in die Flugzeugtanks gefüllt. Fraglich ist, ob Wasserstoff in ausreichenden Mengen hergestellt werden kann: „Wir brauchen eine industrielle Wasserstoffbereitstellungsindustrie nur für die Luftfahrt", fordert Kallo. Er steht den bisherigen Anstrengungen der Bundesregierung beim Ausbau der erneuerbaren Energien entsprechend kritisch gegenüber. Hier werde „definitiv“ mehr Leistung gebraucht, mindestens um den Faktor zwei bis drei.

Über einen Markt für Wasserstoff-Mittelstreckenflüge hat sich der DLR-Koordinator aber schon Gedanken gemacht. So wird das Drehkreuz Frankfurt/Main jedes Jahr von 20 Millionen Passagieren – rund 40 Prozent des gesamten Aufkommens – aus weniger als 800 Kilometer Entfernung angeflogen. Alle Flüge bis 800 Kilometer weltweit emissionsfrei zu machen, das ist erreichbar, gibt er sich optimistisch.

Kerosin ist einfach viel zu billig

Der Frage, ob man solche mittleren Entfernungen zumindest in Deutschland oder Europa nicht besser mit der Bahn als dem Flieger zurücklegen sollte, weicht Kallo aus. In Deutschland sei Wasserstoff-Regionalflugverkehr sicher nicht für jeden interessant, räumt er ein. Besser gefällt Kallo, der selbst den Pilotenschein hat, da die fliegerische Begeisterung der Amerikaner.

Eine Brennstoffzelle befindet sich im Übrigen hierzulande schon in einem Flugzeug im Einsatz: Sie treibt mit der Hilfe zweier Elektromotoren das Bugrad eines Airbus an, wenn die 47-Tonnen-Maschinen sich über das Rollfeld bewegt. Breit angewandt würde diese Lösung auf den hiesigen Flughäfen hunderte Tonnen Kerosin und CO2-Emissionen sparen. Allerdings blieb es seit dem Projektstart 2011 bei dem einen Rad. Kerosin ist einfach viel zu billig, erklärt Kallo das fehlende Interesse der Fluggesellschaften an dem emissonsfreien Bugradantrieb.

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Jörg Staude
Keywords:
Luftfahrt | Wasserstoff | Klimaschutz
Ressorts:
Technology

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