Wiederbelebung der regionalen Luftfahrt mit alternativen Antriebskonzepten
Die Europäische Union setzt sich für ein ressourceneffizientes, klima- und umweltfreundliches, sicheres und nahtloses europäisches Verkehrssystem ein, von dem alle profitieren. Im Fall des Luftverkehrs werden diese Ziele im Rahmen des Zukunftskonzepts Flightpath 2050 von der Europäischen Kommission unterstützt. Es gibt ehrgeizige Ziele vor, darunter die Senkung des Treibstoffverbrauchs, aber auch die wichtige Vorgabe, dass 90 % der Reisenden innerhalb Europas ihr Ziel innerhalb von vier Stunden von Tür zu Tür erreichen sollen. Das EU-finanzierte Projekt ELICA arbeitet an der Verwirklichung dieser Vorgaben. „Wir wollten eine Konzeptentwicklung für ein Regionalflugzeug für 19 Flugreisende realisieren, das in Bezug auf CO2, Stickoxide (NOX) und Lärm nahezu emissionsfrei ist“, erklärt Projektkoordinator Qinyin Zhang. Als wichtig für das Konzept galt, dass es umweltfreundlich ist, d. h. eine messbare Reduzierung der geschätzten Emissionswerte aufweist, und auf wirtschaftliche Weise umzusetzen ist. Beispielsweise sollten die Anforderungen an das Flugzeug von der Marktnachfrage abgeleitet werden. Zudem musste es auch technologisch innovativ sein, d. h. die durch neue Antriebstechnologien gebotene Flexibilität und der Spielraum im Flugzeugdesign sollte erkundet und ausgenutzt werden.
Neue Flugzeugkonzeptentwicklung
Das Projekt ELICA begann mit einer Wirtschaftlichkeitsuntersuchung über den zukünftigen Markt für regionale Luftmobilität. „Der Studie zufolge ist dank des dichten Netzes aus Flugplätzen in Europa und den Vereinigten Staaten die Durchführung von regionalen Luftmobilitätsdienstleistungen im Linien- oder Bedarfsverkehr sowie von Kurzstrecken-Luftfrachtdienstleistungen möglich“, berichtet Zhang. Auf der Grundlage der anschließenden Geschäftsszenarioanalysen wurden die allerwichtigsten Anforderungen an ein zukünftiges emissionsfreies Regionalflugzeug abgeleitet. Außerdem ermittelte das Projekt im Rahmen einer umfassenden Technologieerhebung jene technischen Bausteine, die zu einem innovativen Flugzeugdesign beitragen werden. „Für die Umsetzung der neuen Technologien wurden effiziente und innovative Verfahren konzipiert, verifiziert und in die für den Bereich Flugzeugentwurf bereits existierende Werkzeugkette integriert. Auf der Grundlage der zu erwartenden technologischen Reife wurden zwei Flugzeugkonzepte entwickelt“, berichtet Zhang. Bis 2025 wird die Kombination aus vorhandenen ausgereiften Technologien wie Gasturbinen, Batterien mit hoher Energiedichte und Elektromotoren die Ausnutzung der Vorteile des Luftantriebs beim Flugzeugentwurf ermöglichen. „Es ist mit einer Reduzierung der CO2- und NOX-Emissionen um 50 % und einer Senkung der Lärmemissionen um 37 % zu rechnen. Für das Jahr 2035 wird aufgrund der prognostizierten Verfügbarkeit der Wasserstoffinfrastruktur und der Hochtemperatur-Brennstoffzellentechnologie eine Eliminierung der CO2- und NOX-Emissionen sowie eine Lärmminderung von 73 % für das brennstoffzellenbetriebene Regionalflugzeug erwartet“, so Zhang.
Ehrgeizige Emissionsminderungsziele
Die Ergebnisse des Projekts ELICA haben gezeigt, dass die die in dem Dokument Flightpath 2050 formulierten, ehrgeizigen Emissionsminderungsziele der Europäischen Kommission erreichbar sind. „Das heißt, sie sind dann realisierbar, wenn Politik und Industrie zur Ergreifung entschlossener Maßnahmen bereit sind“, fügt Zhang hinzu. Die Ergebnisse des Projekts ELICA sprechen außerdem dafür, dass der Einsatz von Wasserstoff als Treibstoff und die Nutzung der damit verbundenen Energieumwandlungs- (Brennstoffzelle) und Speichertechnologien als die vielversprechendste technische Variante zu betrachten ist, mit der das Ziel eines zukünftigen emissionsfreien subregionalen Luftverkehrs in erreichbare Nähe rückt. „Indem wir alle Erkenntnisse mit der Öffentlichkeit teilen, werden die Ergebnisse des Projekts ELICA für Start-up-Unternehmen (z. B. ZeroAvia, H2FLY) und etablierte Luft- und Raumfahrtunternehmen (z. B. Airbus, Rolls-Royce) hilfreich sein, die bereits aktiv an der Einführung von Wasserstoff in der Luftfahrt arbeiten. Sie werden den Flugzeugentwicklungsprozess beschleunigen und im Endeffekt zu einer emissionsfreien Luftfahrt der Zukunft beitragen“, schließt Zhang. Anhand der endgültigen Konzeptentwicklung wird der Luftfahrtindustrie die nächsten Forschungs- und Entwicklungsschritte definieren sowie innovativen fliegenden Flugzeugdemonstratoren den Weg bereiten können.
Schlüsselbegriffe
ELICA, Luftfahrt, Regionalflugzeug, Wasserstoff, Brennstoffzellen, Luftfahrtindustrie, Antriebstechnologien, weitgehend emissionsfrei, Lärmminderung, regionale Luftmobilität
