Um das Fernweh ihrer Kunden zu stillen, brauchen die Fluggesellschaften in den nächsten 20 Jahren über 16000 neue Flugzeuge. Dabei steigen die Preise für Flugbenzin, und die globale Erwärmung führt zu schärferen Umweltauflagen. Denn Verkehrsjets tragen mit ihren Abgasschleppen in großen Höhen zum Treibhauseffekt und zur Aufheizung der Lufthülle bei. Künftige Learjets, Airbusse, Iljushins und Jumbos müssen sparsamer und sauberer als die aktuellen Modelle sein.
MTU, Hersteller von Flugzeugtriebwerken und Gasturbinen, setzt dabei auf konventionelle Jet-Triebwerke. Wichtigstes Projekt ist die von der EU geförderte „Efficient and Environmentally Friendly Aero Engine”. Ziel ist ein Triebwerk, das dank Wärmetauscher im Vergleich zu heutigen Triebwerken 20 Prozent weniger Kohlendioxid und 85 Prozent weniger Stick-oxide freisetzt. Wärmetauscher leisten in diesem Triebwerk zweierlei: Sie holen Energie aus dem heißen Abgasstrahl zurück ins Triebwerk, und sie optimieren den Energiehaushalt im Triebwerk selbst. „Die Luft geht durch eine Zwischenkühlung wie beim Intercooler eines Autos”, erläutert MTU-Sprecher Odilo Mühling. Die Ingenieure schicken die Luft zwischen Niederdruck- und Hochdruckverdichter durch einen Kühler. Dadurch kann sie höher verdichtet werden, wobei die entzogene Wärme der verdichteten Luft wieder zugeführt wird, bevor sie in die Brennkammer fließt. Das Ergebnis: 20 bis 25 Prozent weniger Treibstoffverbrauch.
In kleineren Propellerturbinen funktioniert diese Technologie bereits. MTU beteiligt sich mit ihr am Wettbewerb um die neue Gasturbine für den US-Kampfpanzer M-1. Ein kleiner Prototyp einer Propellerturbine für Hubschrauber flog bereits an Bord einer Hubschrauberdrohne. Eine Alternative ist der Wasserstoff-Antrieb. Wasserstoff ist leichter als Kerosin – ein Wasserstoff-Jet wäre also wirtschaftlicher, weil er mehr Passagiere und Fracht transportieren könnte als ein herkömmlicher Airliner.
Die EU fördert innerhalb ihres fünften Rahmenprogramms eine Studie, die alle Aspekte des Wasserstoff-Antriebs für kleine Kurzstreckenjets bis zu Großraumflugzeugen untersucht. Auch Sicherheit und Umweltverträglichkeit sind Teil der Studie, die von DASA-Airbus in Hamburg koordiniert wird. Beteiligt sind Forschungsinstitute, Luftfahrtunternehmen und Treibstoffhersteller aus elf europäischen Ländern. Auch die NASA untersucht im Rahmen ihres „Zero CO2 Emissions Technologies Project” Wasserstoff-Antriebe für große Airliner. Die NASA- Ingenieure interessiert, wie sie ein Flugzeug wie die Boeing 777 wasserstoff-tauglich machen können.
Doch die Hürden sind hoch: Wasserstoff müßte gekühlt werden, denn flüssiger Wasserstoff kocht schon bei minus 253 Grad. Jedes Leck, jeder Druckverlust in einem Tank würde zu sofortigem Verdampfen und möglicherweise zu einem Brand führen. Wasserstoff nimmt mehr Volumen ein als Kerosin – ein Wasserstoff-Flugzeug müßte also anders aussehen als unsere heutigen Verkehrsflugzeuge. Es könnte ein großer „Nurflügler” ohne Rumpf sein – denn Nurflügler haben mehr Volumen, einen geringeren Luftwiderstand und bessere Auftriebswerte als herkömmliche Flugzeuge. Der ökologische Nutzen von Wasserstoff ist umstritten. Bei der Verbrennung entstehen nämlich nicht nur Wasserdampf, sondern auch Stickoxide. Stick-oxide sind giftig, und der Wasserdampf trägt in großen Höhen zum Treibhauseffekt bei. Wären überwiegend Wasserstoff-Jets unterwegs, dann trügen die Wasserdampf-Schleppen der hochfliegenden Jets genauso zum Treibhauseffekt bei wie die heutigen Verkehrsflugzeuge mit ihren Rußschleppen. Gerd Eisenbeiß, Programmdirektor Energie und Verkehr beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), sieht das Problem an einer anderen Stelle: „Die Herstellung von Wasserstoff kostet Energie.” Wenn diese Energie aus Öl- oder Kohlekraftwerken stammt, verbessert das die ökologische Bilanz überhaupt nicht. „Der strategische Pfad zum Fliegen mit Wasserstoff führt über die Solarenergie”, meint Eisenbeiß. Vorher hält er es nicht nur für ökologisch unvertretbar, sondern wegen des hohen Energiebedarfs auch für zu teuer.
Das „Zero CO2 Emissions Technologies Project” der NASA hat ein zweites Standbein: das Elektroflugzeug, bei dem Brennstoffzellen einen Elektromotor mit Propeller antreiben. Die NASA-Entwickler um David B. Ercegovic suchen einen umweltfreundlichen Antrieb für Privatflugzeuge und kleine Geschäftsreise-Maschinen. Noch ist die Leistungsdichte der Brennstoffzelle zu gering. „Wir brauchen mindestens das Doppelte des heutigen Standards”, sagt Ercegovic. Dies würde für eine Cessna 172 reichen oder für innovative Reiseflugzeuge aus Kunststoff wie die Visionaire Vantage. In den nächsten drei Jahren sind vier Millionen Dollar für dieses Projekt vorgesehen. Ende 2002 sollen erprobungsfähige Brennstoffzellen fertig sein.
Friedrich List
