Luftfahrtindustrie: Höhere Umweltverträglichkeit durch neue Technologien, Werkstoffe und Verfahren (BILD)

Stuttgart (ots) -

Die Luftfahrt-Industrie arbeitet an immer leiseren,
energieeffizienteren und saubereren Flugzeugen und deren
Antrieben. Ziel ist es, das Fliegen noch umweltverträglicher zu
machen. Neue Technologien, Werkstoffe und Verfahren sind gefordert
- eine Herausforderung für den Technologiestandort Deutschland.
Neue Techniken könnten dazu beitragen, den wachsenden Luftverkehr
beim An- und Abflug leiser zu machen.

Wohin die Flugreise künftig gehen soll, wurde in der jüngst
veröffentlichten "Luftfahrtstrategie der Bundesregierung" deutlich:
"Die Luftfahrtbranche spielt für das Industrieland Deutschland
technologisch und ökonomisch eine strategische Rolle. Ein effektives
Luftverkehrssystem gehört zu den entscheidenden Voraussetzungen
sowohl für die weltweite Mobilität als auch die globale
Arbeitsteilung in ihrer heutigen Form. Sie erlaubt es, die global
vorhandenen Ressourcen möglichst effizient einzusetzen. Deutschland
als weltweit stark vernetzte und hoch integrierte Volkswirtschaft
profitiert in besonderem Maße davon." Nicht zuletzt für die
Hersteller von Flugzeugen und ihre Zulieferer bedeutet das absehbare
weltweite Wachstum des Luftverkehrs ein "äußerst positives
Entwicklungspotenzial."

Große Chancen also, allerdings verbunden mit äußerst
ambitionierten Herausforderungen an die Technik. Denn der Luftverkehr
muss sich bei den erwarteten hohen Wachstumsraten verstärkt mit
seinen Auswirkungen auf die Umwelt auseinandersetzen. Bereits 2007
hat sich der Branchenverband BDLI (Bundesverband der Deutschen Luft-
und Raumfahrtindustrie) unter dem Motto "Wachstum verantwortlich
gestalten" dem Leuchtturmprogramm "Öko-effizientes Fliegen"
verschrieben. Bei der Betrachtung des Luftverkehrs geht es den
Mitgliedsunternehmen nicht allein um den verringerten Ausstoß von
Kohlendioxid und anderen Klimagasen durch die Luftfahrzeuge, sondern
auch um den Ressourcen- und Umweltschutz bei der Produktion und
Nutzung, die Verminderung von Lärm und natürlich um die Verbesserung
der Wirtschaftlichkeit und Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen.

Dazu sind ständige technische Weiterentwicklungen insbesondere
dort notwendig, wo Schadstoff und Lärmemissionen hauptsächlich
entstehen, also an der Flugzeugzelle und den Triebwerken. Aber auch
die Anflugverfahren und die operativen Abläufe an den Flughäfen
müssen ihren Beitrag zu einem leiserem und effizienteren Luftverkehr
leisten. Erst recht angesichts des geradezu visionären Ziels der
Internationalen Flug-Transportvereinigung IATA, die nichts Geringeres
als eine "Zero Emission Aviation" anstrebt, also einen
Null-Emissions-Luftverkehr. Das heißt, die Luftfahrt muss sich dazu
von der Abhängigkeit von fossilen Treibstoffen lösen und auf neue,
nicht-fossile Energieträger wie Biosprit und regenerativ erzeugten
Wasserstoff umsteigen. Das kann allerdings nur im Zusammenwirken mit
der Energiewirtschaft und den anderen Verkehrsträgern sowie der
Politik geschehen. Vor knapp zwei Jahren haben sich angesichts dieser
Herausforderung bereits 20 Unternehmen und Organisationen zum Verein
"Aviation Initiative for Renewable Energy in Germany" (AIREG)
zusammengeschlossen. Ziel der Initiative ist es, den Anteil
regenerativer Energien im Luftverkehr zu erhöhen. Zu den
Gründungsmitgliedern gehören Universitäten, Fluggesellschaften,
Flughafenbetreiber, Flugzeugbauer und Kraftstoffproduzenten.

Global bedeutet dass eine große gesellschaftliche und finanzielle
Herausforderung hinsichtlich Infrastruktur und Finanzierung,
insbesondere wenn Erzeugung und Verteilung alternativer Energieträger
über die gesamte Lieferkette hinweg nachhaltig gestaltet und nicht
etwa in Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion treten soll.

Dabei haben moderne Flugtriebwerke schon einen erstaunlich hohen
technischen Standard erreicht. Sie gehören zu den effizientesten
Verbrennungsmaschinen überhaupt. Der Wirkungsgrad der einzelnen
Komponenten - Fan, Verdichter, Brennkammer und Turbine - erreicht
heute schon durchgehend Werte von deutlich über 90 Prozent des
physikalisch Möglichen. Dies noch weiter zu verbessern ist keine
leichte Aufgabe und kostet viel Geld: Die Entwicklung eines neuen
Triebwerks kann leicht eine Milliarde Euro verschlingen. Alles in
allem also eine immense technische und auch finanzielle
Herausforderung, die nach immer neuen Ideen und ganzen Heerscharen
von Luftfahrtingenieuren verlangt.

Die Flugzeugindustrie konnte den Durchschnittsverbrauch und damit
auch den Kohlendioxid-Ausstoß ihrer Maschinen in den letzten 40
Jahren um 70 Prozent senken. Der weltweite Luftverkehr trägt derzeit
nur mit 2,5 Prozent zum anthropogenen, also menschenverursachten
Klimagas-Ausstoß bei. So hat es das Deutsche Zentrum für Luft- und
Raumfahrt (DLR) errechnet. Nach den neuesten Berechnungen der
Internationalen Energieagentur (IEA) sind für den weltweiten Ausstoß
von CO2-Gasen zu 41 Prozent die Energieversorger verantwortlich;
Industrie und private Haushalte tragen 20 bzw. sechs Prozent bei, und
das gesamte Transportwesen, vom Auto über den LKW, die Bahn und das
Schiff bis zum Luftverkehr insgesamt 20 Prozent. Zehn Prozent
entfallen auf "Sonstiges", also zum Beispiel auf die Landwirtschaft
und Baumrodungen.

Ungeachtet der Relationen hat sich die Luftfahrtbranche für die
nächsten 40 Jahre ehrgeizige Ziele auf die Agenda geschrieben. Laut
dem europäischen Luftfahrtforschungsbeirat "Advisory Council for
Aeronautics Research in Europe" (ACARE) soll der Klimagasausstoß bis
2050 gegenüber dem Jahr 2000 um 75 Prozent gesenkt werden.

Der überwiegende Teil der geforderten Verbesserungen ist ACARE
zufolge nur durch neue technische Ansätze erreichbar: Noch mehr
Leichtbau, effizientere Triebwerke, neue aerodynamischere
Flugzeugdesigns. Für eine solche Art Ökorevolution des Fliegens ist
und bleibt der Antrieb eines Flugzeugs ein entscheidendes Element für
zusätzliche Effizienzgewinne. Weitere essenzielle Ansätze zur
Erreichung dieser ehrgeizigen Ziele sind optimierte Flugrouten unter
Nutzung von Höhenwinden, flüssigere Abfertigung an den Flughäfen oder
bessere Auslastung der Maschinen.

GTF, XWB, ORT - Neue Triebwerke bringen drastische Senkungen von
Lärm und Treibstoffverbrauch

Die Triebwerkingenieure haben bereits große Fortschritte erzielt.
Sie haben die Temperaturen und Verdichtungsverhältnisse in ihren
Aggregaten erhöht, sie pressen die Luft mit leichteren Fanschaufeln
ins Triebwerk, sie verwenden Beschichtungen und Verbundwerkstoffe,
sie kühlen die Turbinenschaufeln, indem sie Luft durch feine Löcher
um die Schaufeln strömen lassen.

Triebwerkstechnik der Zukunft wird auch beim Münchner Hersteller
MTU Aero Engines mit seinen 8500 Beschäftigten großgeschrieben. MTU
hat im Verbund mit dem amerikanischen Triebwerksspezialisten Pratt &
Whitney vor wenigen Jahren die Geared Turbo Fan (GTF)-Technologie
vorgestellt. Die Technik mutet so genial wie einfach an: Ein Getriebe
lässt unterschiedliche Drehzahlen von Fan und Niederdruckturbine im
Triebwerk zu - deshalb der Name Getriebefan. Der Fan - also das für
die einsteigenden Flugpassagiere vorn sichtbare Bläserschaufelrad des
Triebwerks - läuft deutlich langsamer als bisher, die Turbine
deutlich schneller. Etwa 1:3 beträgt das Übersetzungsverhältnis. Mit
dieser Entkopplung von Fan und Niederdruckturbine lassen sich beim
Treibstoffverbrauch und bei den Lärmemissionen gegenüber der
bisherigen Bauweise ganz wesentliche Verbesserungen erzielen: Um die
15 Prozent beim Sprit und damit gleichzeitig beim CO2-Ausstoß, um 50
Prozent beim Lärm sowie über 50 Prozent weniger Emission bei den
Stickoxiden. Kaum wurde der GTF als Triebwerksoption für den Airbus
A320neo angeboten, erhielt der Flugzeugbauer für die neue Variante
über 300 Bestellungen oder Kaufabsichten. Inzwischen liegen insgesamt
3000 Triebwerksbestellungen für den GTF vor. Schon in wenigen Jahren
werden erste Flugzeuge mit dieser Triebwerkstechnologie in der Luft
zu sehen sein. Und im Getriebefan steckt weiteres
Einsparungspotential, bereits heute arbeiten Ingenieure der MTU schon
an Stufe zwei und drei des Getriebefans, um die CO2- und
NOX-Emissionen sowie den Lärm konsequent zu reduzieren.

Auch Rolls-Royce Deutschland ist ein führender
Triebwerkshersteller. Das Unternehmen verfügt über die vollständige
Systemfähigkeit zur Entwicklung, Herstellung und Wartung von
Triebwerken. In Deutschland werden vorwiegend Triebwerke für
Geschäfts-, Regional- und Mittelstreckenflugzeuge gefertigt.
Zusätzlich haben die Ingenieure an den deutschen Rolls-Royce
Standorten wichtige Aufgaben für den britischen Rolls-Royce Konzern
übernommen, wie etwa die Ausführung von Komponenten- und
Materialtests und auch zahlreiche Entwicklungsarbeiten für die
Antriebe großer Langstreckenflugzeuge, zum Beispiel für das Trent XWB
Triebwerk für den Airbus A350. In Dahlewitz bei Berlin allein
arbeiten 2200 Menschen von den weltweit 45000 Rolls-Royce
Beschäftigten an der Zukunft des Fliegens. Das neulich von der
europäischen Flugsicherheitsagentur EASA zertifizierte Triebwerk
Trent XWB, das an einem Airbus-A380-Flugerprobungsträger bereits
umfangreiche Testflüge absolviert hat, wird dazu beitragen, dass die
A350 circa 25 Prozent weniger Treibstoff verbrauchen wird als die
vorherige Flugzeuggeneration und somit auch entsprechend weniger CO2
produziert. 617 Festbestellungen von 35 Kunden aus aller Welt stehen
in den Airbus-Auftragsbüchern.

Aber Rolls-Royce denkt auch noch weiter in die Zukunft und
arbeitet an der so genannten "Open-Rotor Technologie". Dieser
Triebwerkstyp besitzt zwei nicht ummantelte, gegenläufig rotierende
Propeller. Durch den Verzicht auf die Verkleidung der Rotorschaufeln
("Containment") werden ultrahohe Nebenstromverhältnisse von bis zu
1:50 möglich, was eine Treibstoffeinsparung von 25 Prozent
verspricht. Solche Triebwerke wären im Einsatz an Kurz- und
Mittelstreckenflugzeugen am effektivsten. Flugzeuge mit
Open-Rotor-Antrieb dürften aber nicht vor 2030 auf den Markt kommen.
Aufgrund ihrer großen Rotor-Durchmesser erfordern sie auch völlige
neue Flugzeug-Konstruktionen.

Die gesamte deutsche Luftfahrtbranche steckt im Durchschnitt um
die 17 Prozent ihres Umsatzes in Forschung und Entwicklung. So hat es
der Branchenverband BDLI (Bundesverband der Deutschen Luft- und
Raumfahrtindustrie) errechnet. Ein Forschungsaufwand also, der
doppelt bis dreifach so hoch liegt wie die durchschnittlichen
Ausgaben der deutschen Auto- und Maschinenbauer, die zwischen fünf
und zehn Prozent ihres Umsatzes für Neuentwicklungen und Forschung
ausgeben. Schon deswegen ist die Luftfahrtindustrie eine Branche,
deren Markteintrittschancen angesichts der enormen Kosten sehr hoch
sind. Die Bundesregierung will ihr in ihrem
"Luftfahrtstrategie"-Papier dazu verhelfen, "dass die
Luftfahrtbranche in Deutschland weltweit Vorreiter für ein
leistungsfähiges, sicheres und umweltverträgliches Luftfahrtsystem
wird."

Ullrich Isermann, Fluglärmexperte beim Deutschen Zentrum für Luft-
und Raumfahrt (DLR) ist sich sicher, dass die neuen Techniken
letztlich den von so vielen Flughafen-Anrainern befürchteten
Lärmzuwachs durch weiter steigenden Flugverkehr ausgleichen können.
Aber welche Zukunftsprojekte die Luftfahrt- und in diesem Fall die
Triebwerksindustrie auch gerade entwickelt, Jean Botti,
Forschungsvorstand beim europäischen Luftfahrtkonzern EADS, muss dann
doch ein wenig Wasser in den Fortschrittswein schütten: "Anders als
bei der Vorstellung eines neuen Autos können wir keine Risiken
eingehen. Alles muss extrem zuverlässig sein, alles muss zertifiziert
werden. Das bremst uns mitunter etwas aus." Und vergrößert den Hunger
nach immer wieder neuen Ideen.

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Wolfgang Scheunemann, dokeo
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