Technik gegen Klimawandel Zeppeline und sparsame Flugzeuge: Ist klimaneutrale Luftfahrt möglich?

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Schwere Batterien, explosiver Wasserstoff: Bei gewöhnlichen Flugzeugen sind fossile Brennstoffe nur schwer zu ersetzen. Sind Luftschiffe eine Option? Und welche anderen Techniken könnten die Luftfahrt klimaneutral machen?

Ein Luftschiff "Airlander 10" der britischen Firma Hybrid-Air-Vehicles. Das Luftschiff besteht aus einem großen, länglichem, weißen Ballonkörper, unter dem sich eine Kabine für Piloten und Crew befindet.
Die erste Version des Airlanders soll ab 2025 in Spanien einen Linienflugbetrieb zwischen Barcelona und Mallorca aufnehmen. Bildrechte: IMAGO / i Images / MDR Wissen

Das Luftschiff war tot, doch die Idee lebt weiter: 1937 explodierte die Hindenburg an ihrem Landeplatz in Lakehurst bei New York. Sehr wahrscheinlich hatte eine elektrostatische Entladung den Wasserstoff entzündet, der dem Zeppelin den nötigen Auftrieb verschaffte. Danach galten Luftschiffe als technisch überholt und Flugzeugen in jeder Hinsicht unterlegen.

Zwei neue Zeppeline drehen bereits ihre Runden in Süddeutschland

Trotzdem gaben einige Ingenieure das bestechende Konzept nicht auf: Ein leichtes Gas hebt ein Fahrzeug in die Luft, das aerodynamisch so geformt ist, dass es sich in gewünschte Richtungen steuern lässt. Ein Antrieb wird nur für die Fortbewegung, nicht aber für den Auftrieb gebraucht. Könnten so in der Luftfahrt nicht jede Menge Emissionen eingespart werden, die eine Reise mit Flugzeugen aktuell zu einer der klimaschädlichsten Aktivitäten machen, die ein Mensch unternehmen kann?

Der Zeppelin NT in der Luft über Friedrichshafen
Der Zeppelin NT dient vor allem für touristische Rundflüge. Bildrechte: imago images/Thierry Grun

In Friedrichshafen am Bodensee ist der Zeppelin bereits zurück. Dort heben aktuell zwei neu konstruierte Luftschiffe mit maximal 15 Passagieren zu touristischen Rundflügen ab. Gefüllt sind sie mit Helium, was extrem sicher ist, denn das Edelgas kann chemisch nicht mit anderen Stoffen reagieren und daher auch nicht explodieren. Das Helium ist nur teilweise für den Auftrieb zuständig. Auch hier braucht es etwas Luftströmung, um das Schiff in die Höhe zu heben, weil es so besser zu steuern und vor allem zu landen ist.

Der Airlander soll ab 2025 bis zu 100 Passagiere und 10 Tonnen Fracht transportieren

Das britische Unternehmen Hybrid Air Vehicles denkt hier bereits einen Schritt weiter. Seine Luftschiffe mit dem Namen "Airlander" sollen ab 2025 die spanische Metropole Barcelona mit Mallorca verbinden. Das fast 100 Meter lange und 42 Meter breite Luftschiff soll dann in knapp vier Stunden Flugzeit etwas über 100 Passagiere und bis zu 10 Tonnen Fracht vom Festland auf die Urlaubsinsel bringen. Mit rund 130 Stundenkilometern ist das Luftschiff im Vergleich mit Flugzeugen zwar langsam, hat allerdings mit etwa 7400 Kilometern bereits eine ansehnliche maximale Reichweite.

Während die erste, marktreife Version noch von vier Dieselmotoren vorwärtsbewegt wird, sollen die Luftschiffe in Zukunft vollständig elektrisch betrieben werden. Das soll ihre Emissionen auf 10 Prozent der Menge heutiger Großflugzeuge reduzieren. Könnten Luftschiffe wie der Airlander also eine ernsthafte, klimafreundliche Alternative zur heutigen Luftfahrt sein? Professor Jens Friedrichs, Sprecher des Exzellenzclusters Sustainable & Energy-Efficient Aviation an der TU Braunschweig, ist da relativ skeptisch.

Sturm, Schnee und Starkregen: Jedes einzelne Luftschiff benötigt einen riesigen Hangar

Grund dafür ist vor allem die enorme Größe der Luftschiffe, die etwa die doppelten Maße heutiger Großraumflugzeuge wie dem Airbus A380 haben, zugleich aber nur einen Bruchteil der Passagiere transportieren können, die im Flugzeug Platz haben. "Luftschiffe sind im Betrieb sehr viel sensibler", sagt Friedrichs. "Bei Sturm reicht es nicht aus, sie festzubinden, man braucht einen großen Hangar dafür. Der ist auch nötig, um sie vor Starkregen oder Schneefall zu schützten." Das Wetter stellt auch beim Flug eine große Herausforderung dar, bei starken Seitenwinden kann ein Luftschiff schnell vom Kurs abkommen und Landeanflüge bei Sturm dürften eine noch größere Herausforderung darstellen als für die üblichen Verkehrsmaschinen.

Würde eine Fluggesellschaft wie die Lufthansa ihre Langstreckenverbindungen mit Luftschiffen bedienen wollen: Sie bräuchte mehr als 300 Zeppeline von der Größe derer der 1930er Jahre. 300 Luftschiffe, bei denen jedes einzelne einen gewaltigen Hangar und eine große Betriebsmannschaft benötigt.

Auch ein anderes geplantes Einsatzgebiet für Luftschiffe steht vor gewaltigen praktischen Herausforderungen: der Frachtflug. Das französische Startup Flying Whales entwickelt derzeit Luftschiffe, die große Frachtmengen in entlegene Gebiete transportieren können oder abholen sollen. Hier müssen die Ingenieure aber Wege finden, wie Auftrieb und Traggewicht ausgeglichen werden, wenn das Luftschiff seine Fracht ab- beziehungsweise zulädt. Das tragende Helium einfach abzulassen gilt aufgrund des Preises und der Begrenztheit des Gases als viel zu teuer. Der Ausgleich mit Ballastgewichten ist kompliziert und das tragende Gas bei Bedarf zu komprimieren (und so den Auftrieb zu reduzieren) ist technologisch anspruchsvoll.

Realistischer Klimabeitrag: Niedrigere Flughöhe, langsamere Reisegeschwindigkeit

Wasserstoff Flugzeug Zeor-E Airbus
Konzeptstudie von Airbus für ein wasserstoffbetriebenes Nurflügel-Flugzeug. Bildrechte: dpa

Was den Antrieb angeht, glaubt Friedrichs, dass die geplante Elektrifizierung von Luftschiffen nur funktioniert, wenn diese ihren Energieverbrauch insgesamt senken. Die Leistungsdichte bei derzeitigen Akkus oder Wasserstofftanks sei geringer als bei aktuellen fossilen Dieselmotoren und deren Treibstoff. Energie lässt sich vor allem dann einsparen, wenn die Luftschiffe langsamer unterwegs sind. "Wenn man aber mit geringer Reisefluggeschwindigkeit einverstanden ist, dann kann man auch mit konventionellen Flugzeugen klimafreundlicher reisen", glaubt Friedrichs.

Niedrigere Flughöhen und langsamere Reisegeschwindigkeiten sind aus seiner Sicht bislang die realistischste Möglichkeit, Flugreisen weniger klimaschädlich zu machen. Rein elektrische Antriebe seien nur bei kurzen Inlandsflügen mit wenig Passagieren praktikabel. Daneben entwickeln Forscher derzeit zwar Wasserstoffantriebe und Treibstoffe, die aus CO2 hergestellt werden, das zuvor der Atmosphäre entzogen wurde. Solche "Sustainable Aviation Fuels" (SAF) genannten Treibstoffe sind allerdings nicht optimal klimaneutral, solange die Flugzeuge das CO2 in hohen Luftschichten ausstoßen, wo es in Kombination mit anderen Emissionen besonders klimaschädlich wirkt.

"Echte Emissionsfreiheit ist eigentlich nur mit Antrieben zu erreichen, die keinerlei Emissionen verursachen – theoretisch also mit Batterieantrieben, die aber aufgrund ihrer Masse auch kein großen Transportleistungen erlauben", fast Jens Friedrichs das Dilemma der Luftfahrt zusammen. Der Weg zu einer wirklich klimafreundlichen Luftfahrt ist also noch ziemlich weit.

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