Luftfahrt

Hamburger Experte: So sieht das Fliegen der Zukunft aus

| Lesedauer: 12 Minuten
Airbus möchte bis 2035 ein „grünes“, mit Wasserstoff angetriebenes Flugzeug in die Luft bringen. Der Nurflügler oder Blended Wing-Body ist eine von drei derzeit untersuchten Konzeptstudien.

Airbus möchte bis 2035 ein „grünes“, mit Wasserstoff angetriebenes Flugzeug in die Luft bringen. Der Nurflügler oder Blended Wing-Body ist eine von drei derzeit untersuchten Konzeptstudien.

Foto: Airbus

ZAL-Chef Roland Gerhards über eine App für Toilettengänge, Livestreams von Fußballspielen und den Antrieb mit „grünem“ Wasserstoff.

Hamburg. Die Luftfahrt steckt coronabedingt in der tiefsten Krise ihrer Geschichte. Umweltschützer üben heftige Kritik, weil die Branche das Klima schädigt. Airbus will gegensteuern und plant die Einführung eines emissionsfreien Flugzeugs mit Wasserstoffantrieb.

Aber wie realistisch ist das? Welche Probleme sind aus dem Weg zu räumen? Und wie werden die Menschen in 20, 30 Jahren fliegen? Darüber sprach das Abendblatt mit Roland Gerhards. Der studierte Luft- und Raumfahrtingenieur ist Chef des Zentrums für Angewandte Luftfahrtforschung (ZAL) auf Finkenwerder und fliegt auch selbst als Pilot.

Herr Gerhards, Airbus will bis 2035 ein „grünes“, mit Wasserstoff angetriebenes Flugzeug in die Luft bringen. Ist das realistisch?

Roland Gerhards: Zunächst einmal ist das ein mutiger Schritt, mitten in der schweren Branchenkrise so ein Leuchtturmprojekt auszurufen. Es ist eine sportliche Aufgabe für Airbus, das bis 2035 zu schaffen. Grundsätzlich ist es technisch machbar und zeitlich realistisch. Es sind allerdings noch eine Menge Hausaufgaben zu machen. Zuvor stellt sich allerdings die Frage: Wollen wir das als Gesellschaft?

Wie meinen Sie das?

Roland Gerhards: Wir sind beim Klimaschutz jetzt an einem Wendepunkt. Wir haben doch folgende Wahl: Entweder wir investieren in Klimaschutz eine Menge Geld oder später in das Aufräumen der Folgen für nicht geleisteten Klimaschutz – wie jetzt in den Überschwemmungsgebieten in Westdeutschland. Das Hochwasser lässt uns den Klimawandel hautnah spüren, die Einschläge kommen näher. Eine Branche allein kann wenig bewirken. Wir als Gesellschaft im Zusammenspiel von Politik und Industrie müssen Lösungen finden. Bisher haben wir mit dem Kerosin Energiequelle und Transportmedium in einem. In Zukunft trennt sich das. Für die Herstellung von Wasserstoff oder synthetischen Kraftstoffen (SAF) – der Verbindung von Wasserstoff mit Kohlendioxid aus der Luft in verflüssigter Form – braucht man Energie. Soll diese „grün“ sein, muss sie beispielsweise aus Wind- oder Solarkraft kommen. Der Ausbau der erneuerbaren Energien ist eine gesamtgesellschaftliche Aufgabe.

Sie sprachen eben die Hausaufgaben an – wie weit ist die Branche?

Roland Gerhards: Wir müssen beim Wasserstoff drei Schritte unterscheiden. Am weitesten sind wir beim Einsatz von SAF. Einige Flugzeug fliegen damit schon. Dafür mussten lediglich ein paar Kleinigkeiten wie Dichtungen angepasst werden. SAF produziert weniger Kondensstreifen als herkömmliches Kerosin, allerdings wird weiter Kohlendioxid oben in der Atmosphäre ausgestoßen. Synthetisches Kerosin wird eine Zwischenlösung. In zehn bis 15 Jahren werden wir es in ausreichenden Mengen haben, damit es auf Langstrecken flächendeckend eingesetzt werden kann. Dort wird es für lange Zeit noch alternativlos sein.

Damit ist man von der angestrebten Klimaneutralität weit entfernt ...

Roland Gerhards: Stimmt. Wir Ingenieure müssen noch Antworten liefern, wie wir die Flugzeuge klimaneutral hinbekommen. Es wird nur in Etappen gehen. Der zweite Schritt ist die Verbrennung von Wasserstoff. Grundsätzlich gibt es zwei Möglichkeiten, diesen zu transportieren: Man kann gasförmigen oder flüssigen Wasserstoff verbrennen. Ein Tank für gasförmigen Wasserstoff ist mit seinen Ventilen und Sicherheitsmechanismen aber extrem schwer und nimmt viel Platz für Nutz- und Frachtraum weg. Zudem ist bei gasförmigem Wasserstoff die Dichte gering, es sind nur kurze Flugstrecken drin. Um mal ein Beispiel aus der Praxis zu geben: Bei unserer Drohne ZALbatros fliegen wir mit gasförmigen Wasserstoff zwei Stunden. Wir wollen sie jetzt auf flüssigen Wasserstoff umrüsten. Dann sind es zwölf Stunden. Die Verbrennung von gasförmigen Wasserstoff halte ich daher nur für eine Zwischenlösung und Einstiegstechnologie. Es wird relativ schnell zu flüssigem Wasserstoff übergehen, aber der Schritt ist weit: Die Tanks sind aufwendiger, müssen isoliert werden wie Thermoskannen, absolut dicht sein und eine Temperatur von minus 253 Grad Celsius halten. Die Kunst wird sein, einen optimalen, leichten und stabilen Wasserstofftank zu bauen. Die Raumfahrtingenieure sagen immer, dass sie das können und seit Ewigkeiten machen. Aber in der Raumfahrt können Tanks auch per Design kurz nach dem Start verbrennen. Flugzeuge müssen mit dem Tank 30 Jahre lang fliegen, er muss gewartet und repariert werden sowie kosteneffizient sein. Grundsätzlich ist das Verbrennen von Wasserstoff in Gasturbinen eine seit Jahrzehnten bekannte Technik. Von 2035 an halte ich den flächendeckenden Einsatz für realistisch. Schließlich verbrennen Kerosin und flüssiger Wasserstoff ziemlich ähnlich.

Dann wird zwar kein Kohlendioxid mehr freigesetzt, aber Wasserdampf, der auch negative Auswirkungen auf das Klima hat.

Roland Gerhards: Richtig. Deshalb streben wir den dritten Schritt an: den Einsatz von Brennstoffzellen. Aber für das voll elektrische Fliegen mit ihnen werden Riesen-Elektromotoren gebraucht mit Riesenleistungen von Brennstoffzellen im Megawattbereich – die gibt es so noch nicht. Daher halte ich ihren Einsatz erst von 2045 an für realistisch. Klimaneutral sehe ich die Luftfahrt erst 2050. Zunächst wird man viele kleine Brennstoffzellen im Flugzeug sehen, zum Beispiel für die Stromversorgung. Aber auch an Bord müssen wir einiges umstellen.

Was zum Beispiel?

Roland Gerhards: Beim Einsatz von Brennstoffzellen wird Wärme erzeugt – aber eine andere als in heutigen Flugzeugen. Bei Triebwerken entstehen hohe Temperaturen von bis zu 300 Grad Celsius. Diese werden runtergekühlt, um über den Wolken bei minus 50 Grad Außentemperatur eine angenehme Temperatur in der Kabine zu erhalten und die Flügel zu enteisen. Dafür werden Luft-Luft-Wärmetauscher eingesetzt. Eine Brennstoffzelle wird zwar nur etwa 80 Grad Celsius warm, muss aber auch gekühlt werden, wahrscheinlich mit einer Flüssigkeit. Der Einsatz von Wasser wäre möglich, es ist aber schwer und daher unbeliebt. Schließlich zählt an Bord jedes Kilogramm. Die Folgen: Es muss die richtige Flüssigkeit gefunden werden. Und das gesamte Wärmemanagement im Flugzeug muss neu überlegt und auf die niedrigere Temperatur umgestrickt werden, damit die Wärme genutzt werden kann. Künftig werden wohl Luft-Flüssigkeits-Wärmetauscher eingesetzt. Technisch ist das alles machbar, aber es fehlt noch die ein oder andere Idee für die clevere Umsetzung. Das ist eine der Herausforderungen, für die wir noch ein paar Jahre brauchen. Momentan wird daran im ZAL mit vielen Partnern geforscht, allerdings erst noch auf dem Papier.


Was für Reichweiten werden elektrisch angetriebene Flugzeuge haben?

Roland Gerhards: Es fängt klein an. Derzeit gibt es ein zweisitziges Flugzeug, das mit Batterien etwa 50 Minuten fliegen kann – plus eine halbe Stunde Reserve. Wahrscheinlich wird künftig in Deutschland noch ein Vier- oder 19-Sitzer hergestellt werden. Die Deutsche Aircraft will eine alte Dornier 328 für 49 Passagiere reaktivieren, die mit einem gemischten Antrieb – ein Triebwerk mit Kerosin, ein Triebwerk mit Wasserstoff – in fünf Jahren zugelassen sein könnte. Zunächst einmal wird es um Kurzstrecken gehen. Perspektivisch ist Hamburg–Frankfurt denkbar.

Das große Problem für die künftigen Flugzeuge ist der Wasserstofftank, da die benötigten großen Mengen Wasserstoff sehr voluminös sind. Wie sehen künftige Flieger aus?

Roland Gerhards: Der Tank wird sehr wahrscheinlich eine zylindrische Form haben. Als erster Flugzeugbauer hat Airbus drei Konzeptstudien vorgestellt. Der Nurflügler oder Blended Wing-Body ist aerodynamisch schick, wäre aber mit der heutigen Luftfahrt-Infrastruktur nicht kompatibel. Deshalb halte ich eine Realisierung in den nächsten zehn bis 20 Jahren für unwahrscheinlich. Er funktioniert nur bei Flugzeugen mit der Größe mindestens eines A350, weil die Passagiere ja in den Flügeln sitzen – ansonsten erreichen sie keine Sitz- geschweige denn Stehhöhe dort. Zudem müssten bei Komfort, Evakuierungs- und Sicherheitsfragen viele Lösungen erst neu gestaltet werden. Daher wird es wohl auf absehbare Zeit bei der klassischen Flugzeugkonfiguration bleiben, bei der der Tank hinter der Kabine im Rumpf liegen wird.

Werden die Flugzeuge künftig noch wie bisher gewohnt Fenster haben?

Roland Gerhards: Ja, aber vermutlich weniger als bisher. Dafür könnte es an den Seitenwänden großflächige Bildschirme geben, auf denen 3-D-Animationen wie Google Maps aus der Luft zu sehen sind. Fenster wiegen viel und machen das Flugzeug schwerer, weil die Lasten anders verteilt werden müssen. Das geschieht durch dickere Seitenwände um das Fenster herum. Emirates bietet bereits heute eine erste Klasse Kabine mit hochauflösenden virtuellen Fenstern an. Die Sitzplätze bieten den gleichen Komfort wie Fensterplätze, sind zum Teil sogar begehrter und tragen gleichzeitig zur Gewichtsreduzierung bei.

Wie wird sich das Fliegen insgesamt in der Zukunft verändern?

Roland Gerhards: Das Fliegen wird personalisierter werden. Beispielsweise können Handgepäckfächer mit hauchdünnen Folienbildschirmen beklebt werden. Da steht dann Name und Sitz des Passagieres, der zuvor vielleicht 30 Euro für die Reservierung eines Handgepäckstücks bezahlt hat. Die Passagiere werden es mögen, weil sie nicht ins Flugzeug stürmen müssen, um einen Platz für ihre Tasche abzubekommen. Die Airlines, weil sie damit Geld verdienen können. Komfort an Bord werden sich die Airlines künftig noch stärker bezahlen lassen als heute. Auf den Rennstrecken in Europa wird eine starke Vernetzung mit hohen Datenvolumina Standard sein. Weil bei den Fluggesellschaften wegen der Corona-Krise Geldmangel herrscht, wird diese Entwicklung vielleicht etwas länger dauern. Aber sie wird kommen. Fluggäste können über den Wolken WhatsApp-Nachrichten schicken. Jeder wird sein eigenes Tablet dabeihaben. Fußballspiele werden live vom Boden gestreamt. Es wird Apps geben, die das ganze Flugzeug personalisieren. Wir haben im ZAL eine App für die Toilettenbenutzung entwickelt. Anstatt in der Warteschlange im Gang zu stehen, bucht man sich einen Slot per Handy. Dann erhalten Sie eine Info, dass Sie an der Reihe sind. Das Telefonieren an Bord wird wohl aber die Ausnahme bleiben, weil die Privatsphäre fehlt.

Wird es künftig Lufttaxis geben?

Roland Gerhards: Lufttaxis werden wir in limitierter Stückzahl für besondere Anwendungen sehen. In Hamburg kann ich sie mir als Alternative zu Rettungs- und Polizeihubschraubern vorstellen, weil sie leise sind und daher von der Bevölkerung akzeptiert werden. Dass Reiche damit zwischen Flughafen und Elbphilharmonie hin- und herfliegen, bezweifle ich allerdings. Grundsätzlich werden Lufttaxis nicht die Stauprobleme in Städten lösen, weil ihre Verkehrsleistung mit maximal vier Passagieren an Bord zu gering ist.

Wie sieht es mit Drohnen aus?

Roland Gerhards: Die Freizeitflüge von Drohnen muss und wird man aus Sicherheitsgründen strikt reglementieren. Es wird einen starken Markt für regulierte Flüge mit Zulassung geben – wie für das Hamburger Projekt „Medifly“, bei dem Gewebeproben zwischen Krankenhäusern hin- und hergeflogen werden. Schon jetzt erhalten wir von vielen Krankenhäusern Anfragen. Und ich bin mir sicher, dass wir reihenweise weitere Anwendungsfälle dafür finden. Die Flüge werden leise und sicher sein sowie durch eine App nachvollziehbar für die Bevölkerung. Vor allem kann diese Innovation jedem Bürger und jeder Bürgerin im Falle einer Erkrankung zugutekommen.

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