Die Flugzeuge von morgen schon heute umweltfreundlicher gestalten
Der Luftverkehr hat ein CO2-Problem. Er ist nicht nur für etwa 2 % der weltweiten CO2-Emissionen verantwortlich, die durch den Luftverkehr verursachten Emissionen werden bis 2050 voraussichtlich sogar um 300 % steigen. Da die Europäische Kommission weiß, dass ihre ehrgeizigen Klimaziele nur erreicht werden können, wenn sie sich mit dem CO2-Fußabdruck des Luftverkehrs befasst, hat sie sich das Ziel gesetzt, den Sektor bis 2050 klimaneutral zu gestalten. Wie kann der Luftverkehr klimaneutral werden? Laut dem EU-finanzierten Projekt FUTPRINT50 ist die Elektrifizierung ein guter Ansatzpunkt. Das Projektteam verfolgt das Ziel, den Luftverkehr auf dem Weg zur Klimaneutralität voranzubringen, indem es die Inbetriebnahme kommerzieller hybrid-elektrischer Regionalflugzeuge zwischen 2035 und 2040 beschleunigt. „Mit einem starken Fokus auf die tiefgreifende Dekarbonisierung des Luftverkehrs hat sich FUTPRINT50 zum Ziel gesetzt, vielversprechende Modellierungs- und Simulationswerkzeuge, innovative Technologien zur Elektrifizierung von Flugzeugen und einen gemeinsamen Fahrplan für Technologie und Regulierung für diese Klasse von hybrid-elektrischen Flugzeugen zu entwickeln“, sagt Andreas Strohmayer, Professor am Institut für Flugzeugbau der Universität Stuttgart, dem koordinierenden Projektpartner.
Gut positioniert für den regionalen Luftverkehrsmarkt
Regionalflugzeuge, die für Kurzstreckenflüge mit weniger Flugreisenden ausgelegt sind, stehen in ganz Europa zunehmend unter Druck. Einige Länder haben damit begonnen, gegen Regionalflüge vorzugehen, da diese oft einen übermäßigen CO2-Fußabdruck für die zurückgelegte Strecke aufweisen. So hat Frankreich beispielsweise Inlandsflüge zwischen Städten, die mit dem Zug in weniger als 2,5 Stunden zu erreichen sind, verboten, während Belgien die Steuern auf Flüge mit einer Distanz von weniger als 500 km erhöht hat. Doch weniger Regionalflüge bedeuten eine stärkere Belastung der anderen Verkehrsträger und damit weniger Möglichkeiten für Reisende. „Hybrid-elektrische Flugzeuge, die ein konventionelles Triebwerk mit einem elektrischen Antriebssystem kombinieren, sind gut positioniert, um den Regionalflugmarkt zu bedienen. Sie bieten deutlich verringerte Emissionen, ohne die Sicherheit des Flugzeugs zu beeinträchtigen, und können trotzdem die relevanten Flugstrecken zurücklegen“, erklärt Strohmayer. Bevor solche Flugzeuge jedoch zum Abflug freigegeben werden, müssen neue Technologien entwickelt, validiert und integriert werden – hier setzt das Projekt FUTPRINT50 an. „Anhand einer umfassenden integrierten Flugzeugentwurfsstudie konnten wir die wichtigsten Technologien, Werkzeuge und Entwurfsmethoden, die für die Verwirklichung des hybrid-elektrischen Regionalflugzeugs erforderlich sind, ermitteln und nach Prioritäten ordnen“, fügt Strohmayer hinzu.
Ein Portfolio an Technologien, Werkzeugen und Methoden
Zum Lösungsportfolio des Projekts gehören eine offene Referenz für ein hybrid-elektrisches Regionalflugzeug mit 50 Sitzplätzen und eine Reihe von Werkzeugen zur Bewertung der Realisierbarkeit und der Kompromisse zwischen verschiedenen Architekturen und Technologien. Die Forschenden erschlossen außerdem eine Reihe von quelloffenen Werkzeugen und Softwarelösungen, die alles abdecken, von der Integration auf System- und Flugzeugebene über technologische, wirtschaftliche und das Risiko betreffende Bewertungen bis hin zur Durchführung interaktiver Wechselbeziehungsanalysen für mehrere Technologien. Das Projektteam aus internationalen Führungskräften der Luft- und Raumfahrt hat zudem eine Reihe von Schlüsseltechnologien vorangebracht. Dazu gehörten Energiespeichermodelle und Batterielösungen sowie Technologien für Antrieb und Energiegewinnung. Das Team erarbeitete auch Innovationen für Elektrotriebwerke, Integrationslösungen für das Wärmemanagement und Modelle.
Fahrplan zur Realisierung des hybrid-elektrischen Regionalflugzeugs
Zusätzlich zu den konsolidierten Erkenntnissen über die Konstruktion von hybrid-elektrischen Flugzeugen wurde im Rahmen des Projekts ein interaktiver Fahrplan erstellt, um die technologischen und rechtlichen Aspekte der Konstruktion von hybrid-elektrischen Regionalflugzeugen zu bewältigen. Der umfassende und interaktive Fahrplan hebt die wichtigsten grundlegenden Technologien und ihre Wechselwirkungen hervor und zeigt den künftigen Bedarf an Forschung und entsprechenden Infrastrukturen auf. „FUTPRINT50 hat die Wissensbasis über die kritischen Technologien, die für die Verwirklichung eines hybrid-elektrischen Regionalflugzeugs erforderlich sind, erweitert“, so Strohmayer abschließend. „Damit haben wir einen Beitrag zum EU-Ziel Flightpath 2050 / Fly the Green Deal geleistet, die Flugzeugemissionen zu senken und gleichzeitig die zahlreichen wirtschaftlichen und sozialen Vorteile des regionalen Luftverkehrs zu unterstützen.“
Schlüsselbegriffe
FUTPRINT50, Flugzeuge, hybrid-elektrisches Flugzeug, Regionalflugzeuge, emissionsarme Flugzeuge, Luftverkehr, CO2-Emissionen
