Prof. Dr. Axel Schulz - Lösungen Fluggesellschaften

Neben den genannten Lösungsansätzen der Politik gibt es Lösungsansätze der Fluggesellschaften und Flughäfen. Durch freiwillige Kompensationsprogramme können entstandene Treibhausgase an einer anderen Stelle als dem Ursprung wieder ausgeglichen werden. Der zweite Lösungsansatz beruht auf den Entwicklungen neuer und moderner Technik, wodurch die Energieeffizienz von Flugzeugen in der Vergangenheit bereits deutlich gesteigert wurde.

Die Fluggesellschaften und die Flugzeughersteller investieren außerdem Geld in die Erforschung von alternativen Energien und Antrieben mit dem Ziel, CO2 einzusparen. Der letzte Gliederungspunkt vor der Schlussbemerkung und dem Ausblick dieser Arbeit handelt von der Klimaneutralität an Flughäfen. Flughäfen investieren hohe Summen in den Klimaschutz, da sie bis 2050 CO2-neutral operieren möchten. Es wird gezeigt, dass sich nicht nur die Fluggesellschaften und die Politik um Verbesserungen bemühen, sondern auch Flughäfen. Somit soll in Zukunft eine komplette umweltfreundliche Flugreise durchgeführt werden, angefangen am Flughafen.

Freiwillige CO2-Kompensation von Flügen

Neben dem CORSIA Programm gibt es freiwillige Kompensationsprogramme. Hier können Einzelpersonen, Unternehmen oder auch Organisationen einen individuellen Beitrag zum Klimaschutz leisten, ohne dass sie dazu verpflichtet sind. Anders als bei CORSIA werden teilweise die vollständigen Emissionen eines Fluges ausgeglichen. Das bedeutet, dass nicht nur der CO2-Ausstoß berücksichtigt wird, sondern auch weitere Klimaeffekte (RFI). Wer auf eine Flugreise oder Produkte und Dienstleistungen mit hohem CO2-Ausstoß nicht verzichten kann oder will, hat die Möglichkeit einen freiwilligen Beitrag zu leisten und so die verursachten Emissionen auszugleichen. Ein Anbieter, der freiwillige Kompensation anbietet, ist Atmosfair. Hier können Schadstoffemissionen eines Fluges durch Zahlung an unterschiedliche globale Klimaschutzprojekte kompensiert werden. Weitere Anbieter sind unter anderem Myclimate, Klima-Kollekte oder auch Primaklima. In der Abbildung wird gezeigt, wie der freiwillige Markt für den Emissionsausgleich funktioniert. Anfangs wird der Preis des CO2-Ausstoßes einer Flugreise über den Klimarechner des Anbieters ermittelt. Der gespendete Betrag wird dann an den Anbieter der Kompensationsdienstleistung übermittelt. Der Anbieter investiert das Geld in Klimaschutzprojekte, die im besten Fall nicht nur den CO2-Ausstoß kompensieren, sondern auch die nachhaltige Entwicklung des jeweiligen Landes fördern. Das geschieht beispielsweise durch Technologietransfer und Armutsbekämpfung. Neben den drei Hauptakteuren gibt es noch weitere Teilnehmer am freiwilligen Emissionsausgleich. Dazu gehören unter anderem externe Prüfungsinstitutionen und Qualitätsstandards, welche die Einhaltung der Regeln prüfen. Hauptziel aller Beteiligten ist der CO2-Ausgleich.

Abbildung: Funktionsweise der freiwilligen Kompensation

Atmosfair unterstützt mit den Geldbeträgen der Kompensationsleistungen verschiedene Projekte. Beispiele dafür sind die Subventionierung effizienter Öfen in Afrika und Asien oder der Bau von Biogas- und Biomasseanlagen, die Kuhdung oder Schweinemist in Kochgas oder Dünger verwandeln. Die Förderung einer regenerativen Energieversorgung aus Wind, Wasser, Sonne und auch Bildungsprojekte an deutschen Schulen sind weitere Beispiele. Die Abbildung zeigt, dass verschiedene Anbieter unterschiedliche Berechnungsgrundlagen der CO2-Emissionen verwenden. Dadurch erscheint der Markt unübersichtlich. Da Experten sich über den genauen Wert des Radiative Forcing Index uneinig sind, sollen die Werte laut dem IPCC mit einem Durchschnittswert von 2,7 multipliziert werden. Klimakollekte nutzt exakt diesen Wert, Atmosfair den Wert drei und Myclimate den Wert zwei. Bei der Berechnung der CO2-Emissionen mit Atmosfair wird der Anwender gefragt, welcher Flugzeugtyp, welche Flugart und welche Flugklasse genutzt werden. Atmosfair zeigt den Vergleich der effizientesten Fluggesellschaften an, aus denen der Anwender seine Fluggesellschaft auswählen kann. Der Wert, der in Tabelle 5.1/10 aufgeführt ist, ist der durchschnittliche Wert der verschiedenen Fluggesellschaften. Für die Werte von Myclimate existieren zwei verschiedene Berechnungsmethoden. So setzt der Kooperationspartner Deutsche Lufthansa niedrigere Werte an als der ursprüngliche Myclimate-Rechner. Das beruht auf eigenen Berechnungen der Lufthansa. Lufthansa nennt hierfür folgenden Grund: Die Emissionen, die neben CO2 ausgestoßen werden, werden von Lufthansa nicht berücksichtigt, da die Wissenschaft noch nicht weiß, wie groß die Auswirkung der Emissionen exakt ist. Gegenüber dem freiwilligen Kompensationsprogramm gibt es kritische Meinungen, da die Methode als Ablasshandel verwendet werden kann. Wichtig ist es, die eigenen Emissionen zu vermeiden bzw. zu vermindern. Wenn das nicht möglich ist, dann kann ein Kompensationsprogramm genutzt werden.

Preisvergleich der freiwilligen CO2-Kompensation bei einem Flug von München nach Fuerteventura und zurück in der Economy-Klasse

Auswahl der Anbieter	CO2-Emissionen in Kg	Kompensationsbetrag in Euro	Preis pro Tonne CO2 in Euro
Atmosfair	1.074 kg (379 kg CO2-Emissionen, 694 kg Kondensstreifen und Ozonbildung)	25 €	23 €
Klimakollekte	1.832 kg	42 €	23 €
MyClimate	1.110 kg	26 €	24 €
MyClimate (in Kooperation mit Lufthansa)	381 kg	8 €	21 €
Primaklima	1.830 kg	27 €	15 €

Abbildung: Preisvergleich der freiwilligen CO2-Kompensation

Ein Passagier, der eine Flugreise plant und einen möglichst geringen CO2-Ausstoß erzielen möchte, hat die Möglichkeit, den sogenannten Atmosfair-Airline-Index (AAI) zu nutzen. Hier werden jährlich die klimaeffizientesten Fluggesellschaften veröffentlicht. Bei einem Flug von München nach New York kann der CO2-Ausstoß je nach Fluggesellschaft zwischen 1,6 und 2,6 Tonnen CO2 pro Person variieren. Dies ist abhängig davon, wie viel Kerosin das Flugzeug benötigt, wie eng das Flugzeug bestuhlt ist oder wie hoch die Auslastung von Passagieren und Fracht ist. Der Ausstoß von einer Tonne an zusätzlichem CO2 eines Passagiers entspricht in etwa sieben Monate Autofahren. Der AAI vergleicht global die Treibhausgasemissionen der größten Fluggesellschaften. Im AAI sind 32 Millionen Flüge, mehr als 200 der weltweit größten Fluggesellschaften, 119 Flugzeugtypen und 408 verschiedene Triebwerkmodelle erfasst, wodurch 92% des globalen Luftverkehrs abgedeckt ist. Der AAI ist aufgeteilt in Kurz-, Mittel-, und Langstrecken, wobei es jeweils sieben Effizienzklassen von A (sehr gut) bis G (sehr schlecht) gibt, in denen jeweils die fünf größten Fluggesellschaften gelistet sind. Im Jahr 2018 hat im Bereich der Mittelstrecke (800 bis 3800 km) keine Fluggesellschaft die höchste Klasse A erreicht. In die Klasse B schaffen es drei Fluggesellschaften: LATAM Brasil mit 82,2 von 100 möglichen Punkten, TUI Airways mit 79,4 Punkten und Thomas Cook (Die Fluggesellschaft existiert seit Ende September 2019 nichtmehr) mit 78,6 Punkten. Die Deutsche Lufthansa befindet sich in Klasse C auf Platz 30 mit 67,4 Punkten. Die schlechteste Fluggesellschaft ist South African Airlink in Klasse G mit 1,6 Punkten. Mit dem AAI haben sowohl Geschäftsreisende als auch Urlauber die Möglichkeit, klimabewusster zu fliegen.

Der Atmosfair Jahresbericht 2017 schreibt, dass das Ergebnis des jährlichen Klimarankings ernüchternd ist, da global gesehen die Fluggesellschaften sparsame und moderne Flugzeuge nur langsam einsetzen. Global gesehen sind die CO2-Emissionen der Fluggesellschaften um vier Prozent angestiegen, die geflogenen Kilometer sind um sieben Prozent angestiegen. Hier sieht Atmosfair keine Entkopplung von Verkehrswachstum und CO2-Emissionen, die eigentlich notwendig wäre.

Technische Entwicklungen und alternative Kraftstoffe

Beim Vergleich von Flugzeugen aus dem Jahr 1967 mit heutigen Flugzeugen können vom Aussehen her kaum Unterschiede festgestellt werden. Seit über 50 Jahren gibt es das Grunddesign Tube & Wing, bestehend aus Flügel mit Düsentriebwerken, die lange Rumpfröhre und das Leitwerk für die Steuerung. Innerlich gibt es allerdings einige Änderungen. Die Flugzeuge sind leichter und aerodynamischer und die Triebwerke sparsamer. So braucht ein Airbus A350 heute nur noch drei Liter Kerosin pro Person auf 100 km. Im Gegensatz dazu benötigt eine Boeing B707 aus dem Jahr 1960 noch zehn Liter. Auch die CO2-Emissionen nehmen in den letzten 60 Jahren um 60% ab. Für das Ziel der Pariser Klimakonferenz von 2015 reicht das jedoch nicht aus. Professor Rolf Henke, DLR-Vorstand der Luftfahrtforschung, sieht zwei Hauptaufgaben in der Luftfahrt. Die heutigen Flugzeuge werden noch einige Jahre fliegen, deswegen müssen sie verbessert werden. Zum anderen muss der Weg für neue Flugzeuge geschaffen werden. Bei den bisherigen Maschinen kann noch einiges optimiert werden, darunter die Aerodynamik, das Gewicht und der Antrieb mit synthetischen Kraftstoffen. Das Ziel der Zukunft ist, dass Flugzeuge keine Emissionen mehr ausstoßen. Das soll unter anderem durch elektrisches Fliegen erzielt werden. Hieraus ergeben sich große Chancen in Bezug auf die Reduzierung von Schadstoffen sowie Lärm und kann vor allem auf der Kurz- und Mittelstrecke einen umweltfreundlichen Luftverkehr schaffen. In der Flugbranche ist der Umstieg auf alternative Kraftstoffe oder Antriebe nicht so leicht wie beim Auto, da beispielsweise durch das Gewicht von Akkus der Energiebedarf deutlich erhöht wird.

Zunächst wird der Einsatz von alternativen Kraftstoffen erläutert. Damit die Luftfahrt CO2-neutral fliegen kann, muss es gelingen, den fossilen Kraftstoff Kerosin durch synthetische Kraftstoffe zu ersetzen. Heute ist das allerdings drei- bis fünfmal teurer als heute eingesetztes Kerosin. Der alternative Kraftstoff muss in großen Mengen fabriziert werden und dafür wird laut BDL ein industriepolitischer Lösungsansatz der Europäischen Union benötigt. Heutige Triebwerke sind für eine ausreichend große Energiedichte ausgelegt, was die Auswahl an nicht fossilen Alternativen begrenzt. Es können lediglich Stoffe eingesetzt werden, die ähnliche Merkmale haben wie herkömmliches Kerosin, also Biokraftstoffe oder synthetisch hergestellte Kohlenwasserstoffe. Wichtig dabei ist, dass die Substanzen bei der Herstellung treibhausgasneutral sind und keinen negativen Einfluss auf die Umwelt haben. Laut Umweltbundesamt scheiden Biokraftstoffe, die aus Kulturpflanzen erzeugt werden, aus. Hierfür wird eine Vergrößerung der Ackerflächen benötigt, was wiederum zu erhöhten Treibhausgasemissionen führt und somit nicht treibhausneutral ist. Unter 1.000 km ist es denkbar, Batteriepakete zu nutzen, bei Flügen über diese Entfernung hinaus sind Batterien zu schwer. Aus diesem Grund führt bei Langstreckenflügen kein Weg an regenerativ erzeugtem Flugtreibstoff vorbei. Laut dem Züricher Ingenieur Yves Robin Berweger kann ein solcher Treibstoff klimaneutral aus Sonnen- und Windenergie hergestellt werden. Weitere Möglichkeiten und Ideen sind Kohlenstoffdioxid aus der Atmosphäre als Rohstoff zu nutzen, Kerosin aus Hausmüll herzustellen, Abgase aus Stahlwerken, Raffinerien oder Chemiefabriken zu recyceln und mit Bakterien zu versetzen, um daraus Kohlenwasserstoffe zu gewinnen. Kohlenwasserstoffe sind eine Vorstufe von Kerosin. Die Ansätze sind jedoch nicht vollständig nachhaltig, da der Treibstoff verbrannt wird und hierbei CO2 in die Atmosphäre abgegeben wird. Bei synthetischen Kraftstoffen (zum Beispiel Erdgas oder Biomasse) kann laut DLR die chemische Zusammensetzung durch entsprechende Herstelungsverfahren kontrolliert werden, was bei bisherigem Kerosin nicht möglich ist. Dadurch werden bessere Verbrennungseigenschaften und weniger Schadstoffbildung ermöglicht.

Das DLR führt zusammen mit Partnern das Projekt ECLIF (Emission and Climate Impact of alternative Fuels) durch. Hier wird erforscht, wie die Entstehung von Eiskristallen bei der Bildung von Kondensstreifen und der Emission von Schadstoffen der Treibstoffe in großen Höhen zusammenhängt. Ziel ist eine geringere Rußbildung und die Verringerung der Klimawirkung von Kondensstreifen-Zirren. Bei Erdgas kann die Anzahl an aromatischen Kohlenwasserstoffen reduziert werden, wodurch viel weniger Ruß ausgestoßen wird als bei bisherigem Kerosin. Bei sogenannten Mantel-/ Nebenstromtriebwerken durchströmt der größte Teil der Luft nicht die Brennkammer, sondern wird daran vorbeigeleitet. Das sorgt für zusätzlichen Schub und der Abgasstrahl des Triebwerks wird in einen Luftmantel gehüllt. Beim Airbus A320 wird ein besonders großer Nebenstrom erzeugt, wodurch 20-50% CO2 eingespart werden soll. Durch solche Entwicklungen können die Triebwerke verbessert werden, jedoch sind hier Grenzen gesetzt. Experten rechnen damit, dass bis Ende der 2020er Jahre keine Verbesserungspotenziale mehr bestehen. Justus Benad studiert an der Technischen Universität in Berlin, hat ein Praktikum beim Flugzeughersteller Airbus in Hamburg absolviert und währenddessen eine neue Form des Flugzeugs entwickelt. Die Idee seines Flying V besteht darin, das Volumen eines Flugflügels zu nutzen und somit die Tragflächen mit dem Rumpf zu verschmelzen. Zwei zylindrische Druckkabinen werden hierbei in Form eines V gebracht. In seiner Arbeit wird ein Flugzeug mit der gleichen Kapazität wie der Airbus A350 konzipiert. Der Flying V soll eine zehn Prozent bessere Aerodynamik haben und zwei Prozent weniger Gewicht im Vergleich zum Airbus A350. Airbus hat dieses Konzept patentieren lassen, die Fluggesellschaft KLM und die Technische Universität Delft beteiligen sich an der Weiterentwicklung.

Klimaneutralität an Flughäfen

Die gesamte Luftverkehrsbranche setzt sich für die Verwirklichung von Klimaschutzzielen ein, dazu gehören auch Flughäfen. Flughäfen gleichen oft kleinen Städten und sind große CO2-Produzenten. Der Frankfurter Flughafen emittiert im Jahr 2018 mehr als 190.000 Tonnen CO2, die Mitarbeiter und Passagiere, die dort an- und abfahren, fast 300.000 Tonnen CO2 und die Flugzeuge 938.000 Tonnen CO2. Die ADV-Flughäfen legen im Juli 2019 eine Minderstrategie vor und möchten ab 2050 ihre CO2-Emissionen auf null reduzieren. Der Flughafen München möchte schon 2030 CO2-neutral operieren, die Mehrheit der Flughäfen benötigt dazu noch mehr als drei Jahrzehnte. Wie in der Abbildung zu sehen ist, konnten die deutschen Flughäfen zwischen den Jahren 2010 und 2017 ihre CO2-Emissionen pro Verkehrseinheit um 38% senken.

Abbildung: Entwicklung der CO2-Emissionen an deutschen Flughäfen

Eine Verkehrseinheit (VE) wird hierbei folgendermaßen definiert: Eine VE ist entweder ein Reisender inklusive seines Reisegepäckes oder Fracht in der Größenordnung 100 kg. Die Werte beziehen sich sowohl auf direkte als auch indirekte Emissionen. Direkt bedeutet hierbei, dass Emissionen von eigenen Anlagen ausgehen, bei indirekten Emissionen entstehen diese durch den Einkauf von Energie.

Im Folgenden liegt der Schwerpunkt auf der Klimastrategie des Flughafen München, wobei die Informationen aus dessen Klimaschutzbroschüre entnommen werden. Der Flughafen möchte trotz steigendem Verkehrsaufkommen seine CO2-Emissionen bis 2030 um 60% reduzieren und die restlichen 40% durch Klimaprojekte in der Region kompensieren. Dafür werden 150 Millionen Euro zur Verfügung gestellt, also ein kompletter Jahresgewinn des Unternehmens. Der Flughafen München startet damit sein eigenes Programm zum Klimaschutz, ohne Verpflichtungen von Behörden oder Gesetzgebern. Dazu werden Maßnahmen in zahlreichen verschiedenen Bereichen durchgeführt, welche im Folgenden erläutert werden. Um am Boden CO2 einzusparen, werden sparsame Antriebe im Fuhrpark eingesetzt. Schon heute fahren mehr als 280 Fahrzeuge am Boden mit Strom, in den nächsten drei Jahren werden 121 weitere Fahrzeuge, die noch mit Benzin oder Diesel fahren, ersetzt. Damit auch die Passagiere die Möglichkeit haben, mit dem Elektro-Auto anzureisen, sollen in Zukunft fast 300 Ladestationen entstehen. Außerdem werden in Zukunft Carsharing-Angebote stärker berücksichtigt, und der Flughafen setzt sich mit Nachdruck für eine bessere Schienenanbindung ein.

Außerdem verfügt der Flughafen über ein eigenes Blockheizkraftwerk, mit dem 75% der benötigten Heizwärme und 60% des Strombedarfs gedeckt werden. Der restliche Wärmebedarf wird von einem Biomasse-Heizkraftwerk per Fernwärme bezogen. Im Jahr 2014 ist der Flughafen der weltweit erste Flughafen, der seine Vorfeldbeleuchtung auf energiesparende LED-Technik umgestellt hat. Somit werden bei den Vorfeldern 1.000 Tonnen CO2 pro Jahr und bei den dazugehörigen Gebäuden 3.600 Tonnen CO2 pro Jahr eingespart. In Zukunft wird die gesamte Vorfeld- und Außenbeleuchtung umgerüstet, um weitere 4.000 Tonnen einzusparen. Der Flughafen ist Mitglied bei der Deutschen Gesellschaft für nachhaltiges Bauen. Damit bei jedem Neubau CO2-Emissionseinsparungen um 40% verglichen zu bestehenden Gebäuden erreicht werden, sind unter anderem Klimapuffer in der Glas-fassade eingesetzt, die den klimatisierten Innenraum von der Außenfassade trennen. Der Flughafen unterstützt auch die CO2-Reduktion in der Luft. Hier wird seit 2009 ein energiesparendes und damit klimaschonendes Sinkflugverfahren (CDO: Continuous Descent Operations) genutzt. Zur CO2-Einsparung am Boden werden sogenannte PCA-Anlagen, also Pre-Conditiones-Air-Anlagen, angebracht, damit die Flugzeuge ihre Hilfstriebwerke dort nicht mehr einschalten müssen. Mithilfe der PCA-Anlagen können Flugzeuge am Boden mit Strom und vorklimatisierter Luft versorgt werden. Durch diese Maßnahmen wird Klimaschutz als Gemeinschaftsaufgabe verstanden. Auch die anderen deutschen Flughäfen kümmern sich um den Klimaschutz. In Köln/Bonn kann die Klima- und Lüftungsanlage über eine spezielle Technologie gesteuert werden, Münster/Osnabrück bekommt Fernwärme aus regenerativen Energien, Düsseldorf hat sein eigenes Blockheizkraftwerk und Stuttgart hat ebenfalls ein eigenes Heizwerk und bezieht Strom aus erneuerbaren Energien. Die Finanzierung dieser Umrüstungsmaßnahmen stellt gerade für kleinere Flughäfen eine Herausforderung dar. Hier sollte bei zukünftigen Anschaffungen darauf geachtet werden, Lotsenfahrzeuge mit Elektroantrieb einzusetzen, LED-Technik anzuwenden und Solarzellen auf dem Dach zu platzieren. Klimaneutralität zu erreichen ist ein Prozess von vielen kleinen Schritten, die Zeit brauchen.