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Wissen & Umwelt

Klimaneutral fliegen - geht das?

Fliegen ist extrem klimaschädlich. Doch so schlimm müsste es nicht sein. Klimafreundliche Flugrouten und Kerosin aus erneuerbaren Energien könnten den Flugverkehr umweltfreundlich machen. Wie soll das gehen?

Der weltweite Luftverkehr gilt für den Klimaschutz derzeit als Katastrophe. Der Anteil der Luftfahrt am Treibhauseffekt liegt heute bei fünf Prozent. Durch das starke Wachstum der Branche sind die Aussichten zudem sehr schlecht: Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) rechnet mit einem weltweit stark steigenden Kerosinbedarf: Im Vergleich zu heute wird der Verbrauch bis 2030 um über 50 Prozent steigen, falls es so weiter geht.

Es ist Eile geboten, um die Pariser Klimaziele zu erreichen: Um die  Erderwärmung auf deutlich unter zwei Grad zu begrenzen, sollte jeder Erdbewohner in den nächsten dreißig Jahren im Durchschnitt nur noch Klimagase in der Größenordnung von rund zwei Tonnen CO2 pro Jahr erzeugen und in die Atmosphäre emittieren.

Ein Flug verdirbt aber schnell die persönliche  Klimabilanz: Ein Hin- und Rückflug zum Beispiel zwischen Berlin und New York (Entfernung  6.400 km) mit einem sparsamen Airbus 380 erzeugt nach Angaben des Emissionsrechners von Atmosfair pro Person schon Treibhausgase, die der Klimawirkung von rund drei Tonnen CO2 entsprechen. Neben den direkten CO2-Emissionen (eine Tonne) wirkt sich bei diesem Flug auch noch die Ozonbildung in der Höhe und die Wolkenbildung aus. Dies entspricht einer Klimawirkung von zwei Tonnen CO2. 

Airbus A380 im Flug mit Kondensstreifen

Kondensstreifen: Abhängig von Temperatur und Luftfeuchte können sich daraus auch langanhaltende Wolken bilden.

Wolken erwärmen und kühlen das Klima  

Ein besonders großes Problem für den Luftverkehr sind die Emissionen in der großen Höhe. Neben dem CO2 haben Stickoxide eine Klimawirkung, denn sie erzeugen Ozon. Auch die Kondensstreifen wirken sich auf das Klima aus: Sie bilden Schleierwolken aus Eiskristallen. Insgesamt ist die Klimawirkung durch die Verbrennung von Kerosin in der Höhe deshalb etwa dreimal so hoch wie auf dem Boden.

Mit klimaoptimierten Flugrouten lassen sich die negativen Effekte des Fliegens jedoch auch reduzieren und "sogar ins Gegenteil verkehren",erklärt die Professorin für nachhaltige Technologien, Stefanie Meilinger. Das größte Potential für eine zeitnahe Umsetzung hätte die Vermeidung und Erzeugung von Wolken. "Wir haben den Effekt, dass bei bestimmten Wetterlagen Kondensstreifen und Schleierwolken aus Eiskristallen entstehen", sagt Meilinger. "Und diese Wolken können einen erwärmenden aber durchaus auch einen kühlenden Effekt fürs Klima haben." 

Die Effekte von Kühlung und Erwärmung durch Wolken hängen vom Untergrund und dem Verhältnis der verschieden Reflektion ab, erklärt die Atmosphärenphysikerin.

Stefanie Meilinger, Professorin für nachhaltige Technologien an der Hochschule Bonn-Rheinsieg (S. Flessing)

Stefanie Meilinger, Prof. für nachhaltige Technologien

"Wird die Sonneneinstrahlung durch Flugwolken ins Weltall zusätzlich reflektiert, so hat dies einen kühlenden Effekt. Wird die Wärmeabstrahlung der Erde ins Weltall durch Wolken behindert, so heizt sich das Klima zusätzlich auf.

Mit unseren derzeitigen Flugrouten haben wir insgesamt einen erwärmenden Effekt."

 

Klimaschutz mit optimierten Flugrouten möglich 

In einer umfangreichen Studie untersuchte Meilinger für Lufthansa Systems unter Leitung des DLR und in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Wetterdienst (DWD) und der Deutschen Flugsicherung die Möglichkeit, Flugrouten so zu gestalten, dass sie möglichst wenig Klimaschäden verursachen. Im Idealfall sollen sie sogar zum Klimaschutz beitragen.

Die Experten entwickelten eine Software für klimaoptimierte Flugrouten, die mit aktuellen Wettervorhersagen gefüttert wurde. Regionen mit erwärmender Wolkenbildungen können die Flugzeuge mit kleinen Umwegen optimal meiden. Regionen für kühlende Wolkenbildung auf dem Flugweg können sie gezielt ansteuern.

Die Wissenschaftler simulierten für die Studie klimaoptimierte Flurouten von 40.000 Lufthansaflügen und erzielten beachtliche Ergebnisse: "Eine Reduktion der Gesamtklimawirkung konnte durch die umweltgerechte Flugroutenoptimierung erreicht werden", heißt es in dem Abschlussbericht. Und in konkreten Szenarien konnte über Europa "sogar ein netto-kühlender Flugverkehr realisiert werden". Das alles "kostet ein bisschen mehr Zeit, als würde ich ein Gewitter umfliegen und entsprechend etwas mehr Kersosin", erklärt Meilinger. 

Allerdings gibt es auf diesem Gebiet auch noch Forschungsbedarf. Das Umweltbundesamt (UBA) lässt in einer Studie nun prüfen, wie sich solche positiven Klimaeffekte im internationalen Luftverkehr umsetzen lassen. 

"Zum einen gibt es die Möglichkeit, besonders klimaschädliche Flugrouten für den Luftverkehr zu schließen", erklärt Urban Weißhaar, Flugroutenexperte bei Lufthansa Systems. Die andere Möglichkeit sei die Einbeziehung der Wolkenbildung in den Emissionshandel.

Die klimawirksame Wolkenbildung bekäme dann einen Preis die der Klimawirkung von CO2 entspricht. Fluggesellschaften mit klimafreundlichen Routen hätten dann Vorteile, weil sie weniger Geld für die Verschmutzungszertifikate (CO2) zahlen und die Mehrkosten durch einen kleinen Umweg würden sich so lohnen. 

Flugrouten und alternatives Kerosin als wichtige Schlüssel 

In der Wissenschaft und Flugbranche ist die Klimawirkung von Kondensstreifen bekannt. "Einfach gesagt, wenn wir Regionen in der Atomsphäre vermeiden können, in denen die sogenannten Nicht-CO2-Emissionnen die größten Klimawirkungseffekte haben, können wird den Klimawandel deutlich reduzieren", erklärt Volker Grewe vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR).

Der Professor für Klimawirkung des Luftverkehrs wertete mit Kollegen aus fünf Ländern Flugdaten von täglich 800 Atlantikflügen für ein großes EU-Projekt aus. "Unsere Modellierungsstudie zeigte, dass eine deutliche Reduzierung der Klimaauswirkung der Luftfahrt zu relativ geringen Kosten möglich ist."

Pilotanlage mit Hochtemperatur-Elektrolyseure (SOEC) von Sunfire (Sunfire GmbH, Dresden/Rene Deutscher)

Pilotanlage zur synthetischen Erzeugung von Öl in Dresden aus Wasser, CO2 und Windstrom.

Als wichtiger Baustein auf dem Weg zum klimafreundlichen Flugverkehr zählt aber auch der Ersatz von Kersosin aus Erdöl. An mehreren Verfahren wird derzeit geforscht. Weit entwickelt, erprobt und möglich ist die Herstellung von Kerosin auf Basis von Biomasse und die Erzeugung von Kerosin aus Wind- und Sonnenstrom. 

Bei letzterem wird aus klimaneutralem Strom mit Hilfe der Elektrolyse aus Wasser Wasserstoff (Power-to–Gas) und in einem weiteren Schritt unter Zugabe von CO2 synthetische Öle und damit auch Kerosin.Kerosin (Power-to-Liquid).

Die Herstellung dieses Kerosins an den Küsten von sonnen- und windreichen Ländern in der Welt ist "aus volkswirtschaftlicher Sicht kostengünstig", sagt Norman Gerhardt vom Fraunhofer Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik. Allerdings müssten diese großen Erzeugungskapazitäten auch erst aufgebaut werden. Im norwegischen Industriepark Heroya sollen die ersten Großvolumen-Anlagen zur Produktion von klimaneutralem Öl ab 2020 entstehen. Anschließend kann das synthetische Rohöl zu Kerosin, Benzin und Diesel weiterverarbeitet werden. 

Fairer Preis für Umweltkosten

Die Einbindung des Flugverkehrs in den Emissionshandel gilt in der Branche als wichtiger Schlüssel für einen klimafreundlichen Flugverkehr. Umweltverbände schlagen vor, dass ab 2020 alle Fluggesellschaften pro Tonne CO2 10 US-Dollar zahlen und der Preis für die Verschmutzungszertifikate bis 2030 auf 80 Dollar steigt.

Zudem sollten ab 2025 auch die anderen Klimaeffekte des Flugverkehrs wie Wolkenbildung in den Emissionshandel einbezogen werden und so einen Preis bekommen. 

Als ein wichtiges Instrument für mehr Klimaschutz gilt auch der Abbau von umweltschädlichen Subventionen. In Deutschland werden nach Angaben des Bundesumweltamtes (UBA) die Flüge mit 12 Milliarden Euro pro Jahr subventioniert, vor allem durch die Befreiung von der Mehrwertsteuer auf Tickets und die Energiesteuer auf Kerosin. 

Das UBA empfiehlt der Regierung die Streichung dieser Vergünstigungen. Zudem wäre dies auch fair im Wettbewerb mit den anderen Verkehrsträgern wie Bus, Auto und Bahn. Würden die Subventionen entsprechend gestrichen und dafür die Einkommensteuer gesenkt, hätte jeder Arbeitnehmer in Deutschland gut 270 Euro pro Jahr mehr im Portemonnaie.

Um das Klima zu schonen, empfiehlt das UBA aber auch das eigene Verhalten zu verändern und zum Verzicht auf Flüge: "Nutzen Sie Alternativen zu Flugreisen: Andere Verkehrsmittel, nähere Urlaubsorte oder Videokonferenzen an Stelle von Dienstreisen", lautet der Reisetipp.

 

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