100 Pro­zent nach­hal­ti­ger Kraft­stoff zeigt Per­spek­ti­ve für Pas­sa­gier­flug­zeu­ge

29.11.2021

Köln-Porz: Die weltweit erste Studie über die Auswirkungen von 100 Prozent nachhaltigem Flugkraftstoff (SAF) auf den Betrieb eines Verkehrsflugzeugs mit zwei Triebwerken zeigt vielversprechende erste Ergebnisse. Die Studie ECLIF3 (Emission and Climate Impact of Alternative Fuels) an der Airbus, Rolls-Royce, das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) sowie der SAF-Hersteller Neste beteiligt sind, untersucht anhand eines Airbus A350, wie sich der reine synthetische Kraftstoff auf Betrieb und Emissionen der beiden Trent-XWB-Triebwerke von Rolls-Royce auswirkt. Dafür folgt das DLR-Messflugzeug Falcon 20E dem A350 in dessen Abgasstrahl. Die Emissionsmessungen im Flug sowie die Bodentests im Rahmen der Kampagne haben Anfang dieses Jahrs begonnen und wurden jetzt im November wieder aufgenommen.

• Im November 2021 finden erneut Flugversuche mit dem DLR-Forschungsflugzeug Falcon 20E für Emissionsmessungen hinter einem Airbus A350 statt.
• Erste Ergebnisse zeigen, dass die Triebwerke unter allen Betriebsbedingungen bei Verwendung reiner nachhaltiger Kraftstoffe weniger Rußpartikel freisetzen.
• Nachhaltige Flugkraftstoffe haben das Potential die Klimawirkung der Luftfahrt zu reduzieren.
• Schwerpunkte: Luftfahrt, klimafreundliches Fliegen, nachhaltige Kraftstoffe.

Im April 2021 absolvierte die A350 drei Flüge über dem Mittelmeer, gefolgt vom DLR-Forschungsflugzeug Falcon 20E, das mit mehreren Sonden ausgestattet ist, die die Emissionen auf Reiseflughöhe bis auf 100 Meter an den A350 heran messen. Bei den Tests vergleichen die Forschenden die Emissionen von 100 Prozent SAF , das vom Projektpartner Neste aus hydroprozessierten Estern und Fettsäuren (HEFA) geliefert wird, mit denen von fossilem Kerosin und einer HEFA-JetA1-Kraftstoffmischung. Es wurden auch bodengestützte Emissionstests durchgeführt, um die Vorteile von SAF für die lokale Luftqualität zu quantifizieren.

Foto: Messflugzeug Falcon 20E D-CMET im Abgasstrahl des A350 - die Fal­con 20E flog auf Rei­se­flug­hö­he bis auf 100 Me­ter an den A350 her­an. Die dort auf­tre­ten­den Tur­bu­len­zen ma­chen ein Hin­ter­her­flie­gen zur Schwerst­ar­beit für die Pi­lo­ten.  Foto: DLR Credit © Airbus, S. Ramadie

DLR – Forschung für einen klimaneutralen Luftverkehr

Die Folgen des Klimawandels fordern unser Handeln für einen klimaneutralen Luftverkehr. Dabei geht es um neue Technologien, die auch in Zukunft eine globale Mobilität gewährleisten. Mit 25 Instituten und Einrichtungen in der Luftfahrtforschung treibt das DLR diesen Wandel mit nachhaltigen Technologien für eine zukunftsfähige umweltverträgliche Luftfahrt voran. Eine wichtige Rolle spielen dabei auch unsere Kompetenzen aus den Forschungsprogrammen Raumfahrt, Energie und Verkehr.

Das DLR verfügt über eine Systemkompetenz in der Luftfahrtforschung und sieht sich in der Funktion eines Architekten. Das Ziel des DLR ist eine „emissionsfreie Luftfahrt“, um die gesetzten Klimaziele zu erreichen. Dabei müssen die Forschungsergebnisse direkt in die Entwicklung neuer Produkte einfließen.

Auf dem Weg zum klimaverträglichen Luftverkehr besteht ein erheblicher Forschungs- und Entwicklungsbedarf, der einer kontinuierlichen Förderung und Unterstützung bedarf. Vieles davon muss in den Grundlagen erforscht, praktisch erprobt und zugelassen werden. Das DLR kann das mit Großanlagen wie seinen Forschungsflugzeugen, Antriebsdemonstratoren und Großrechnern. Im Jahr 2020 hat das DLR gemeinsam mit dem BDLI das Whitepaper ZERO EMISSION AVIATION veröffentlicht. Aktuell arbeitet das DLR an einer ZERO-EMISSION-Strategie.

Foto: Die Falcon hebt ab - das DLR-For­schungs­flug­zeug Fal­con 20E star­tet in Ober­pfaf­fen­ho­fen zu ei­ner wis­sen­schaft­li­chen Missi­on. Foto: DLR Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Klimawirkung Kondensstreifen

Die Klimawirkung des Luftverkehrs verteilt sich zu einem Drittel auf CO2- und zu zwei Dritteln auf Nicht-CO2-Effekte. Kondensstreifen und daraus resultierende Kondensstreifen-Zirren sind dabei der bedeutendste Faktor. Flugzeugtriebwerke stoßen Rußpartikel aus. Diese wirken als Kondensationskeime für kleine unterkühlte Wassertropfen, die sofort zu Eiskristallen gefrieren und als Kondensstreifen am Himmel sichtbar werden. Die Eiskristalle der Kondensstreifen können bei feucht-kalten Bedingungen in Höhen von etwa acht bis zwölf Kilometern mehrere Stunden bestehen und hohe Wolken, sogenannte Kondensstreifen-Zirren bilden. Diese Wolken können je nach Sonnenstand und Untergrund lokal eine wärmende oder kühlende Wirkung entfalten. Dabei zeigen zahlreiche Forschungsarbeiten, dass global die wärmende Wirkung überwiegt. Das Auftreten dieser Wolken ist zeitlich und räumlich äußerst variabel, sodass eine relativ kleine Anzahl von Kondensstreifen für einen großen Teil der wärmenden Wirkung verantwortlich ist. Das DLR untersucht seit vielen Jahren systematisch gemeinsam mit Partnern die Möglichkeiten, Ruß-Emissionen und die Klimawirkung der resultierenden Kondensstreifen-Bildung zu reduzieren. Gemeinsam mit der NASA konnte das DLR hierbei erstmals nachweisen, dass bereits die Verwendung einer 50-50-Mischung aus Kerosin und nachhaltigem Kraftstoff (SAF) eine Halbierung der Eiskristallanzahl in Kondensstreifen unter realen Flugbedingungen erzielt, was zu einer 20 bis 30 Prozent geringeren Klimawirkung der Kondensstreifen führt.