Klimaneutrales Fliegen Wie die Luftfahrt sauber werden will

Angesichts der ehrgeizigen Klimaziele der EU muss auch die Luftfahrtbranche ihre CO2-Emissionen deutlich reduzieren. Welche Technologien stehen dafür bereit und vor welchen Problemen stehen die Unternehmen?
Fliegen ohne Emissionen: Alternative Antriebsarten sind noch zu unausgereift, die Branche setzt daher auf synthetische Kraftstoffe

Fliegen ohne Emissionen: Alternative Antriebsarten sind noch zu unausgereift, die Branche setzt daher auf synthetische Kraftstoffe

Foto: Julian Stratenschulte/ picture alliance / dpa

Der globale Flugverkehr wird sich in den nächsten 20 Jahren verdoppeln. Aber doppelt so viele Schadstoffe verträgt die Atmosphäre nicht. Darüber waren sich Tom Enders (63), Ex-Chef von Airbus, und Ralf Fücks (70), Vorstand der Grünen-nahen Heinrich-Böll-Stiftung, kürzlich auf der Internationalen Luft- und Raumfahrtausstellung (ILA) in Berlin einig. Was aber ist die Lösung des Problems?

Auf der diesjährigen ILA war das "klimaneutrale Fliegen" eines der zentralen Themen . Zwar ist der Luftverkehr derzeit nur für 3 Prozent der weltweiten Emissionen des klimaschädlichen Gases Kohlendioxid verantwortlich (der Immobiliensektor ist ein weitaus größerer Klimasünder), aber die Situation könnte sich schnell ändern. Viele Branchen haben vielfältigere und schnellere Möglichkeiten, ihre Emissionen zu reduzieren. Je schneller sie dabei vorankommen, desto stärker fällt die Luftfahrt auf dem Weg zur Klimaneutralität als Verschmutzer ins Gewicht.

Doch alternative Antriebsarten wie Wasserstoffjets oder Elektroflugzeuge stecken noch in den Kinderschuhen. Nur die Nutzung nachhaltiger Kraftstoffe "ermöglicht überhaupt eine Trendumkehr bei den Emissionen", ermittelte jüngst eine Studie des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt. Schließlich haben Flugzeuge eine lange Lebensdauer, die heute eingesetzten Jets werden im Durchschnitt noch 25 Jahre im Einsatz sein.

Treibstoffhersteller und Fluggesellschaften setzen daher auf die sogenannten Sustainable Aviation Fuels (SAF), also synthetische Kraftstoffe, die ohne die Verwendung von fossilen Energiequellen hergestellt werden und in den heutigen Turbinen verbrannt werden können. Dabei lassen sich verschiedene Generationen unterscheiden.

Erste Generation: Biomasse aus Nutzpflanzen

Die SAFs der ersten Generation werden aus Biomasse hergestellt, dazu zählen Nutzpflanzen wie Raps, Zuckerrüben oder Sojabohnen, aber auch tierische Fette, Algen oder Holz. Die Kraftstoffe geben bei der Verbrennung nur so viel Kohlendioxid ab, wie die verwendeten Pflanzen zuvor beim Wachstum aufgenommen haben. Der Atmosphäre wird dabei also in Summe nicht mehr Kohlendioxid zugeführt.

Jedoch fallen bei der Herstellung und Verarbeitung der Biomasse Emissionen an, die bei der Klimabilanz berücksichtigt werden müssen. Zudem ist das Ausgangsmaterial nur in begrenzter Menge vorhanden. Der größte Nachteil von SAFs aus Biomasse ist die problematische Verwendung von Pflanzen, die eigentlich als Lebensmittel dienen könnten und damit in Konkurrenz zum Anbau von Nahrungsmitteln stehen. Diese Kraftstoffart hat sich daher als nicht zielführend erwiesen.

Zweite Generation: Biomasse aus Abfällen

Die zweite und heute am meisten verbreitete Generation setzt auf Biomasse aus Abfällen. Der britische Energiekonzern BP stellt seit Kurzem im Emsland Flugzeugsprit aus Speisefettresten her. Die Rohstoffe stammen etwa aus Kantinen oder Gastronomiebetrieben. Es sind übrig gebliebenen Fette und Öle zum Beispiel aus Fritteusen, Kochrückständen und Biomasse-Abfällen.

Mit diesem Kraftstoff experimentieren Fluggesellschaften schon fleißig, vorwiegend wird SAF dem klassischen Kerosin allerdings nur beigemischt. Im Mai dieses Jahres startete etwa ein Flugzeug von Air France mit einem Gemisch aus Kerosin und dem Ersatz aus altem Speiseöl. Die Maschine des Typs Airbus A350 schaffte es damit sogar über den Atlantik. Vor einigen Jahren hatte bereits die australische Fluglinie Qantas ein ähnliches Pilotprojekt begonnen: Sie ließ einen Boeing-"Dreamliner" mit Kerosinersatz aus Pflanzensamen fliegen.

Inzwischen sind sogar die ersten Flugzeuge gestartet, die komplett mit dem Biomasse-Kraftstoff angetrieben wurden: Im Oktober 2021 flog eine Airbus-Maschine vom Typ A319 erstmals ganz ohne herkömmliches Kerosin, im März 2022 folgte eine A380 . Doch auch die Biomasse aus Abfällen ist nur begrenzt verfügbar und kann ebenfalls für andere Anwendungen, wie etwa die Fernwärmeerzeugung, verwendet werden.

Dritte Generation: Power-to-Liquid-Kraftstoffe

Die Herstellung des synthetischen Kraftstoffes auf Basis des Power-to-Liquid-Verfahrens (PtL) gilt daher derzeit als die vielversprechendste Technologie im Kampf der Luftfahrtindustrie gegen die CO2-Emissionen. Dabei wird der Kraftstoff mithilfe von Ökostrom aus Kohlendioxid und Wasser hergestellt. Das bei der Verbrennung ausgestoßene Kohlendioxid wird dadurch kompensiert, dass dem Kreislauf zuvor der Kohlenstoff aus der Luft oder aus Abfällen entzogen wurde. Dadurch ist dieses synthetische Kerosin komplett CO2-neutral und hat zudem laut dem Bundesverband der Deutschen Luftverkehrswirtschaft  noch einen zehnmal höheren Wirkungsgrad für den thermochemischen Prozess als Biomasse.

Im Oktober 2021 wurde im niedersächsischen Werlte die weltweit erste Produktionsstätte für PtL-Kraftstoffe in Betrieb genommen. Zu den Partnern der von der gemeinnützigen Klimaschutzorganisation Atmosfair betriebenen Anlage gehören die Lufthansa, der Industriekonzern Siemens, der Energieversorger EWE und das Start-up Ineratec. Hier sollen pro Jahr etwa 350 Tonnen Treibstoff hergestellt werden – eine leider noch vergleichsweise geringe Menge, werden doch allein in Deutschland schon jetzt für den innerdeutschen Flugverkehr rund 600.000 Tonnen pro Jahr benötigt.

Kleiner Anfang: Die damalige Bundesumweltministerin Svenja Schulze (l.) und Lufthansa-Cargo-Chefin Dorothea von Boxberg bei der Eröffnung der Atmosfair-Fabrik im Oktober 2021 mit einem Fläschchen E-Kerosin

Kleiner Anfang: Die damalige Bundesumweltministerin Svenja Schulze (l.) und Lufthansa-Cargo-Chefin Dorothea von Boxberg bei der Eröffnung der Atmosfair-Fabrik im Oktober 2021 mit einem Fläschchen E-Kerosin

Foto: Sina Schuldt / dpa

Mit 3500 Tonnen jährlich soll die PtL-Anlage im Frankfurter Industriepark Höchst daher eine deutlich größere Menge produzieren. Die Fabrik, die ebenfalls von dem Start-up Ineratec gebaut wird, soll im Jahr 2023 ihren Betrieb aufnehmen. Auch in Hamburg ist eine Anlage geplant, sie soll allerdings erst 2026 an den Start gehen. Dafür wird hier bereits mit einer Produktionsmenge von rund 10.000 Tonnen pro Jahr gerechnet. An Bord sind hier neben dem Flugzeugbauer Airbus der Energiekonzern Uniper, der Energietechnikkonzern Siemens Energy und die Chemiefirma Sasol.

Geringe Produktionsmengen, hohe Kosten

Die Technologien für die Herstellung von synthetischen Kraftstoffen existieren also bereits. Doch im Vergleich zum klassischen Kerosin sind die SAFs noch immer deutlich teurer und damit nicht konkurrenzfähig. Hauptgrund dafür sind die hohen Stromkosten in Deutschland und die noch viel zu geringen Produktionsmengen.

Durch die Erhöhung des CO2-Preises im europäischen Emissionshandel von derzeit 60 Euro auf 130 Euro pro Tonne im Jahr 2030 wird die Kostenlücke zwischen synthetischem SAF und konventionellem Kerosin laut dem Unternehmensberater Kearney  zwar verringert, aber nicht vollständig geschlossen. Helfen könnte hier der Staat. Bei dem von der EU-Kommission beschlossenen "Green Deal", demzufolge die EU bis 2050 klimaneutral werden soll, sind allein bis 2030 Investitionen in Höhe von einer Billion Euro vorgesehen. Um die synthetischen Kraftstoffe wettbewerbsfähig zu machen, sind nach Berechnungen von Kearney  Investitionen in Höhe von 20 Milliarden Euro nötig. Dieses Geld würde also lediglich einen Anteil von 2 Prozent des gesamten Deals ausmachen.

Die Wirtschaftsberater von PwC errechneten zudem, dass der Einsatz nachhaltiger Treibstoffe in Flugzeugen das Fliegen nicht über die Maßen verteuern würde. Die Beimischung von SAFs werde die Treibstoffkosten für Fluggesellschaften im Vergleich zu rein fossilem Kerosin pro Tonne bis zum Jahr 2038 voraussichtlich um bis zu 16 Prozent erhöhen, heißt es in der Studie. Würden die Mehrkosten für das synthetische Kerosin vollständig an die Passagiere weitergegeben, läge der Aufschlag für einen Flug von München nach New York demnach bei etwa 36 Euro.

Um ihre Klimaziele zu erfüllen, hat die Bundesregierung in ihrem Koalitionsvertrag einen Schwerpunkt auf die SAF-Technologie gesetzt: Dort heißt es: Die Regierung wolle "die Erforschung und den Markthochlauf von synthetischen und nachhaltigen Kraftstoffen für klimaneutrales Fliegen fördern, damit Deutschland hier eine Vorreiterrolle im globalen Wettbewerb einnehmen kann." Zudem hat die Ampelkoalition klare Ziele eingeführt: Ab 2026 müssen mindestens 0,5 Prozent des Flugkraftstoffes aus PtL-Kerosin bestehen. Ab 2030 steigt die Quote dann auf 2 Prozent.

Damit geht es allerdings nur in Trippelschritten voran, wie auch eine Studie der Internationalen Energieragantur IEA zeigt. Unter den derzeitigen Voraussetzungen wird der weltweite jährliche Verbrauch von synthetischen Kraftstoffen bis 2040 nur auf 75 Milliarden Liter steigen. Ein Großteil der Energie wird dann noch immer aus fossilem Kerosin generiert.

Daher erfordert es größere Anstrengungen in Deutschland und den anderen großen Industrienationen, um den Ausstoß des klimaschädlichen Gases zu reduzieren. Höhere Ziele werden zu einer höheren Nachfrage der Fluggesellschaften führen, was für Produzenten wiederum eine höhere Investitionssicherheit bedeutet. Und mit dem Ausbau der Kapazitäten werden auch die Preise sinken und vergleichbar mit denen für herkömmliches Kerosin werden. So bleibt Fliegen bezahlbar – und wird gleichzeitig nachhaltig.

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