Sportflugzeuge mit Batterien und Elektroantrieb? Die gibt es bereits. Doch reichen die Stromreserven nur für kurze Flüge. Bei grösseren Flugzeugen hingegen stösst man sofort an physikalische Grenzen.
Das Problem ist die Energiedichte: Um die gleiche Energie zu bekommen wie mit einem Kilogramm Kerosin, sind rund 100 Kilogramm Batterien nötig. Abheben unmöglich.
Strom an Bord produzieren
In der Praxis reduziert sich das Gewichtsverhältnis von Kerosin zu Batterien zwar auf ungefähr den Faktor 10 – dank modernster Batterietechnik und der Effizienz von Elektromotoren. Doch auch das macht ein Flugzeug noch viel zu schwer.
Die Ingenieure setzen deshalb auch bei Elektroflugzeugen auf konventionellen Treibstoff: Mit getanktem Kerosin wird an Bord Strom produziert, wie in einem kleinen Kraftwerk.
Rückgewinnung im Sinkflug
Auf diese Weise kann ein Flugzeug mit Strom fliegen. Das kann durchaus Vorteile haben: Die elektrischen Turbinen sollen leiser sein – und gemäss Schätzungen könnten 20 bis 40 Prozent Kerosin eingespart werden.
Denn ähnlich wie beim Auto kann Bremsenergie zurückgewonnen werden. Im Sinkflug wirken die elektrischen Turbinen wie Generatoren und erzeugen Strom.
Noch immer mit Erdöl
Alle Projekte für grosse Elektroflugzeuge setzen heute auf solche Hybridsysteme, unter anderem das Zunum Aero Projekt von Boeing oder das Hybrid-Flieger E-Fan X von Airbus. Weil diese aber alle noch immer Kerosin benötigen, ist trotz Elektroflug das CO-Problem nicht gelöst.
Klimafreundliches Fliegen wäre deshalb nur möglich, wenn der Treibstoff nachhaltig produziert wird – und nicht aus fossilem Erdöl stammt. Die theoretisch mögliche Lösung: mithilfe von Strom einen künstlichen flüssigen Treibstoff produzieren.
Solche synthetischen Kraftstoffe sind auch für Schiffe und Lastwagen im Fernverkehr im Gespräch. Denn auch dort ist heute, wie beim Flugzeug, eine Elektrifizierung mit Batterien aus Gewichtsgründen nicht möglich.
Wasser spalten
Die Grundvoraussetzung ist CO-armer Strom, zum Beispiel aus Solar- oder Windanlagen. Mit diesem Strom wird zuerst Wasser in seine Bestandteile aufgespalten. In einer Elektrolyse entstehen so Sauerstoff und energiereiches Wasserstoffgas.
Den Wasserstoff lässt man in speziellen Verfahren mit Kohlenstoff reagieren und erhält so schliesslich Methan oder Methanol. Auch diese Produkte werden weiterverarbeitet. Schliesslich wird ein flüssiger Kraftstoff aus längeren Kohlenstoffketten erzeugt, ähnlich wie Kerosin oder Benzin.
E-Fuel: synthetischer Treibstoff
Solche künstlichen Kraftstoffe, auch E-Fuels genannt, werden heute bereits in kleinen Pilotanlagen hergestellt. Die Verfahren sind bekannt und könnten auch im grosstechnischen Massstab eingesetzt werden.
Doch der grosse Haken an der Sache: Der Strombedarf wäre immens. Denn bei der Herstellung von künstlichen Treibstoffen gehen bis zu 80 Prozent der Energie verloren.
Mehr als doppelt so viel Strom
Wollte man das Kerosin ersetzen, das in der Schweiz in Flugzeuge getankt wird, müsste unsere heutige Stromproduktion mehr als verdoppelt werden. Statt rund 68 Terawattstunden (TWh) bräuchten wir in Zukunft ungefähr 170 TWh. Damit wären erst die E-Fuels für die Flugzeuge mit eingerechnet und noch keine für Lastwagen.
Ein Totalersatz von Kerosin durch synthetischen Kraftstoff scheint deshalb aus heutiger Sicht kaum möglich. Der Weg wird vermutlich ähnlich sein wie bei Benzin und Diesel. Dort wird bereits heute ein Teil ersetzt: Mit nachwachsenden Rohstoffen wie Soja, Mais und Palmöl, die teilweise umstritten sind.
Wie wir den Energiehunger von Flugzeugen in Zukunft stillen wollen, wird uns je länger je mehr beschäftigen. Denn einerseits fliegen die Menschen immer mehr. Andererseits zeigt sich, wie schwierig es ist, eine technische Ersatzlösung zu finden, die klimafreundlich ist.
