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Entwicklung und Potenzial alternativer Flugtreibstoffe

Erstellt am: 29.06.2011 | Stand des Wissens: 16.02.2024
Ansprechpartner
IKEM - Institut für Klimaschutz, Energie und Mobilität e.V.

Die Luftfahrtindustrie beschäftigt sich seit Jahrzehnten mit der Verbesserung der Treibstoffeffizienz (fuel-efficiency). Diese beinhaltet neben der Entwicklung effizienterer Triebwerke und vermehrtem Einsatz von Leichtbaumaterialien auch die Verbesserung der herkömmlichen Kraftstoffe. Es ist inzwischen allgemein bekannt und bestätigt, dass die Rohölvorkommen für den wachsenden Luftverkehrsmarkt in Zukunft nicht ausreichen werden. So wird Prognosen zufolge der Luftverkehr Mitte dieses Jahrzehnts die Corona-Pandemie überwunden haben und wieder wachsen. [BDL23h] Aus diesem Grund erlangen alternative Treibstoffe immer größere Bedeutung.
Grundsätzlich lassen sich die Kraftstoffalternativen in 5 Gruppen unterteilen:
  • Bio-derived fuels (Treibstoffe aus Biomasse)
  • Alkohole (Äthanol, Methanol)
  • LNG - Liquid Natural Gases (natürliche Flüssiggase wie Propan)
  • Kryogene Treibstoffe wie LH2 (flüssiger Wasserstoff) und LCH4 (flüssiges Methan)
  • Synthetic fuels (synthetisch erzeugte Treibstoffe)
Die synthetisch erzeugten Treibstoffe aus Kohle, Erdgas oder anderen Kohlenwasserstoffquellen sind dabei die aussichtsreichsten Kandidaten für die nahe Zukunft, da sie nur kleine Modifikationen am Flugzeugentwurf bedingen. Hinzu kommt ihre relativ einfache Integration in die derzeitige Kraftstoffkette als Flugbenzinersatz.

Es bleibt zu beachten, dass synthetische Treibstoffe nur dann eine echte Alternative zum Petroleum sind, wenn die bei der Herstellung anfallenden Kohlenstoffdioxid (CO2)-Emissionen verringert werden können. Dies ist grundsätzlich durch den Einsatz von nachhaltig erzeugtem Strom über das Power-to-Liquid Verfahren möglich (Erzeugung von E-Fuels). Dennoch sind auch diese Treibstoffe nicht klimaneutral. So bleiben trotz der CO2-neutralen Verbrennung weitere Auswirkungen auf die Atmosphäre, wie zum Beispiel das Bilden von Zirruswolken, zu berücksichtigen.
Ansprechpartner
IKEM - Institut für Klimaschutz, Energie und Mobilität e.V.
Literatur
[AGMF11] Airbus S.A.S (Société par Actions Simplifiée) Airbus Global Market Forecast 2011-2030, 2011/09
[BDL23h] Bundesverband der Deutschen Luftverkehrswirtschaft e.V. (Hrsg.) Alternative Flugkraftstoffe - aus Wasser, Biomasse und Abfall, 2023
[Dagg] Daggett, D., Hadaller, O., Hendricks, R., Walther, R. Alternative Fuels and Their Potential Impact on Aviation, 2006
[Dagga] Daggett, D., Hendricks, R., Walther, R., Corporan, E. Alternate Fuels for use in Commercial Aircraft, 2005
[Harra] Harrison, W. The Drivers for Alternative Fuels, 2006/01
Weiterführende Literatur
[bmwa05c] Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit Innovation und neue Energietechnologien - Das 5. Energieforschungsprogramm der Bundesregierung, 2005/07
[Camp] Campbell, Colin J. Oil & Gas Liquid 2004 Scenario, 2004/05
Glossar
Biomasse Biomasse umfasst:
  • Reststoffe wie z.B. Restholz, organische Abfälle (Biomüll, Gülle etc.), Stroh sowie
  • Energiepflanzen wie z.B. Raps, schnell wachsende Baumarten, Energiegetreide, Miscanthus.
LNG
Liquified natural gas = Flüssigerdgas (CH4) wie es zum Beispiel in Fahrzeugen getankt werden kann. Durch Abkühlen auf -164 Grad Celsius schrumpft das Volumen auf ein sechshundertstel des Normvolumens. Damit erhöht sich der Energiegehalt bezogen auf das Volumen und somit zum Beispiel die Reichweite eines Fahrzeuges bei gleichem Tankvolumen. Für die aufwendige Verflüssigung werden circa 10 bis 25 Prozent der im Erdgas gespeicherten Energie aufgewendet, daher findet man im Straßenverkehr hauptsächlich compressed natural gas = komprimiertes Erdgas (CNG).
CH4
= Methan. Es ist ein farbloses, geruchloses und leicht brennbares Gas, das zu Kohlendioxid und Wasser verbrennt. Methan ist Hauptbestandteil von Erdgas, Biogas, Deponiegas und Klärgas. Als Erdgas dient es hauptsächlich der Beheizung von Wohn- und Gewerberäumen, als industrielle Prozesswärmeenergie, zur elektrischen Stromerzeugung und in kleinem Umfang als Treibstoff für Kraftfahrzeuge.
Methan gehört zu den klimarelevanten Treibhausgasen. Methan entsteht bei allen organischen Gär- und Zersetzungsprozessen, wie z.B. in Sümpfen, Nassreisfeldern und Massenviehhaltung. (Der Verdauungstrakt von Wiederkäuern produziert Methan.)
Nach Kohlendioxid ist Methan mit einem Anteil von knapp 20 Prozent wichtigster Verursacher des Treibhauseffekts, wobei es ein 20- bis 30-mal wirksameres Treibhausgas als CO2 ist. Die weltweiten Methanemissionen werden auf 500 Mio. Tonnen/Jahr geschätzt, davon gehen rund 70 Prozent auf menschliche Aktivitäten zurück.
CH3OH = Methanol. Ist eine farblose, brennend schmeckende, giftige, bei Einnahme durch den Menschen zur Erblindung oder zum Tod fuehrende, leicht brennbare und sehr fluechtige Fluessigkeit. Methanol verbrennt mit blauer, fast unsichtbarer Flamme und bildet mit Luft explosionsfaehige Gemische. In der Natur kommt es in Baumwollpflanzen, Heracleum-Fruechten, Graesern und in aetherischen Oelen vor. Methanol ist eines der wichtigsten Ausgangsstoffe fuer Synthesen in der chemischen Industrie. Methanol ist giftig. Seine giftige Wirkung beruht auf der in der Leber erfolgenden Oxidation zu Formaldehyd und spaeter zu Ameisensaeure.
H2 Wasserstoff ("H2" = grch.-lat. für hydrogenium "Wassererzeuger") ist das chemische Element mit der Ordnungszahl 1. Wasserstoff stellt sowohl bezogen auf die Masse (75%) als auch bezogen auf die Zahl der Teilchen (91%) das häufigste aller im All vorkommenden Elemente dar. Wasserstoff ist ein farb- und geruchloses Gas welches in der Natur aufgrund der hohen Reaktivität nicht in seiner elementaren Form vorkommt. Wasserstoff liegt gebunden in Form von Erdöl und Erdgas, in Mineralien, in Biomasse, aber vorwiegend in Form von Wasser vor. Wasserstoff ist somit ein Sekundärenergieträger (Energiespeicher)und muss erst aus den oben genannten fossilen oder nicht fossilen Primärenergieträgern unter Einsatz von zusätzlicher Energie hergestellt werden.

Auszug aus dem Forschungs-Informations-System (FIS) des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur

https://www.forschungsinformationssystem.de/?355740

Gedruckt am Samstag, 27. April 2024 01:09:42