Die Luftfahrt im Jahr 2050 – ein Blick in die Zukunft

21.01.2020 Engineering

Innovative Lösungen für das Klima

Das allgegenwärtige Thema der letzten Monate und Tage bleibt der Klimawandel und welche Weichen gestellt werden müssen, um diesem entgegenzuwirken. Immer wieder gerät die Luftfahrt hier in die Kritik – da fliegen so gar nicht klimafreundlich ist. Das ambitionierte Ziel der Branche ist bis 2050, trotz sich verdreifachender Passagierzahlen, den CO²-Ausstsoß zu halbieren. Aktuelle Forschungen zu neuen Antriebstechniken, sollen dabei helfen, diese Vision Realität werden zu lassen. Ob Elektro-, Solar oder Wasserstoffantrieb – das Ideenreichtum der Ingenieure, Wissenschaftler und Designer kennt kaum Grenzen.

Mit Hinblick auf das 1,5 Grad Ziel der Europäischen Union und knapper werdenden fossilen Brennstoffen wird die Frage nach dem Flugzeugantrieb der Zukunft immer drängender. Jeden Tag verbrennen die rund 35.000 Flugzeuge (exklusive kleinere Flugzeuge und Helikopter) etwa eine Milliarde Liter Kerosin. Doch nicht nur das schadet unserer Umwelt, auch Fluglärm muss reduziert werden – bis 2050 soll dieser um etwa zwei Drittel gesenkt werden. In Kanada startete im erst kürzlich vergangenen Jahr das erste voll-elektrische Flugzeug und auch in Deutschland strebt das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) nach dem ersten Passagier-E-Flieger. Laut dem Koordinator für elektrisches Fliegen des DLR ist es zum jetzigen Zeitpunkt möglich vor allem kleine Maschinen auf E-Antrieb oder Brennstoffzellen umzurüsten. Für große Langstreckenjets gestaltet sich dies um einiges komplizierter. Aktuell scheitert die Elektrifizierung von Flugzeugen vor allem an der geringen Leistungsdichte und dem hohen Gewicht von Batterien. Die Entwicklung elektrischer Antriebe wird aber verstärkt vorangetrieben. Denkbar ist zum jetzigen Zeitpunkt aber eine Hybridlösung, bei der beispielsweise die energieintensiven Starts und Landungen elektrisch erfolgen. Auf lange Sicht könnte die Batterie-Problematik durch die Verbrennung von Wasserstoff in einer Brennstoffzelle gelöst werden. 2016 hob am Stuttgarter Flughafen der Prototyp eines sieben Meter langen Brennstoffzellenflugzeugs mit vier Sitzen ab. Eine Kombination aus Wasserstoffspeicher, Brennstoffzelle und Hochleistungsbatterie für Startvorgang und Steigflug ermöglicht eine beachtliche Reichweite von 1.500 km und eine maximale Geschwindigkeit von rund 200 km/h. Wird der Wasserstoff durch Elektrolyse mithilfe regenerativer Energien gewonnen, so könnte mit dieser Kombination sogar ganz emissionsfrei geflogen werden.

Daher gehen die Experten davon aus, dass zunächst das Potenzial zur Entwicklung emissionsärmerer Flugzeuge ausgenutzt wird. Neben der Steigerung der Triebwerkseffizienz bietet auch die Nutzung alternativer Brennstoffe jede Menge Potenzial zur Reduktion von CO²- oder Ruß-Emissionen. Auch dazu gibt es bereits erste Ergebnisse seitens des DLR. Ein Beispiel ist unter anderem Flugbenzin, das mit Hilfe von Biomasse oder erneuerbaren Strom gewonnen werden kann und nicht mehr aus fossilem Erdöl hergestellt werden muss. Dieses synthetische Kerosin ist nicht nur CO²-neutral, sondern auch leistungsfähiger und insgesamt deutlich weniger umweltschädlich. Ein weiterer Vorteil: Flugzeuge müssen hierfür nicht umgebaut werden, sondern lediglich die Tankfüllung ändert sich. Die Messungen ergaben, dass nicht nur der CO²-Ausstoß reduziert, sondern auch die Feinstaubmasse um 50% reduziert wurde.

Eine weitere Möglichkeit, die jedoch ebenfalls noch weit entfernt von der Massenfertigung ist, ist der Solarantrieb. Dass das funktioniert zeigt die spektakuläre Weltumrundung des Schweizers Bertrand Piccard mit der solarbetriebenen Maschine „Solar Impulse 2“.

Die Elektrifizierung der Luftfahrt steht noch am Anfang, birgt aber ein großes Potenzial für den nachhaltigen Antrieb von Flugzeugen. Bis zum Jahr 2050 rechnen Experten aber mit tiefgreifenden Veränderungen. Die Antwort, wie diese Entwicklungen mit den aktuellen Bestrebungen nach der Rückkehr der Überschalljets Überschalljets in Einklang zu bringen sind, findet sich zum jetzigen Zeitpunkt noch jenseits der 10.000 Meter Grenze.

Fracht- und Passagierzahlen steigen trotz „Flugscham“

Die neuen Antriebstechniken sollen auch dabei helfen Herr über den Interessenkonflikt zwischen Klimaschutz und steigenden Kapazitätsbedürfnissen zu werden. Niedrige Preise und ein immer größeres Streckennetz machen es möglich: Bis 2050 werden 9 Milliarden Passagiere in der Luft erwartet. Somit wird sich das Passagieraufkommen im Vergleich zum aktuellen Stand mehr als verdoppeln. Durch den Produktionsstopp des Airbus A380 und dem Kurswechsel von Großraum-Maschinen auf Mittelstreckenjets bedingen diese Entwicklungen auch ein Wachsen der Flugzeugflotten.

Die zunehmende Globalisierung lässt auch die Nachfrage nach Frachttransporten in die Höhe schnellen. Bereits im Jahr 2030 erwartet das DLR in seinem Luftverkehrsbericht 7,3 Millionen Tonnen geladene Fracht in Deutschland – mehr als drei Mal so viel wie im Jahr 2014 – und es nicht davon auszugehen das dieser Trend 20 Jahre später rückläufig ist.

Zukunft der Luftfahrt – futuristische Kabinenausstattung

Antriebstechniken und Flugzeuggröße sind nur zwei Aspekte der Luftfahrt 2050. Flugzeugbauer – allen voran die Platzhirsche Boeing und Airbus – lassen sich auch in Bezug auf das Interieur einiges einfallen. Der amerikanische Flugzeugbauer Boeing präsentiert in einem Video seine Vorstellungen von der Flugzeugkabine der Zukunft: Die Kreativität der Designer reicht von Projektionen des Himmels an der Decke bis zu überdimensionalen, abgerundeten Bildschirmen. Konkurrent Airbus geht noch einen Schritt weiter und integriert Gemeinschaftsräume mit interaktiven Beschäftigungsmöglichkeiten, Konferenzräume, ergonomisch anpassbare Sitze und Decken aus Glas in seine Zukunftsvision. Die Platzproblematik wird trotz aller Fortschritte – zumindest für Economy-Reisende – in den nächsten Jahren allerdings bestehen bleiben.

Visionen von „fliegenden Städten“ mit grenzenlosem Platz zum Shoppen, Sonnenbaden und Vergnügen existieren zwar, sind aber selbst für das Jahr 2050 noch als sehr ambitioniert zu bewerten. Etwas realistischer ist dagegen die Etablierung von sogenannten „Nurflügeln“ mit einem fließenden Übergang zwischen Rumpf und Tragflächen. Diese konstruktive Auslegung ist derzeit überwiegend im militärischen Sektor verbreitet, wird von Boeing aber auch für die zivile Luftfahrt in Erwägung gezogen. Dank der deutlich größeren Flächenausnutzung könnte das Platzangebot im Flugzeug durch „Nurflügel“ signifikant verbessert werden.

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Taxis der Lüfte – 2050 schon Realität?

Überfüllte Straßen, kilometerlange Staus und kollabierende Nahverkehrssysteme in Metropolen verlangen innovative Lösungsansätze. Sowohl etablierte Luftfahrtunternehmen als auch Start-ups aus aller Welt forschen daher an Fluggeräten, die den Nahverkehr von der Straße in die Luft verlagern. Elektrisch angetriebene „Lufttaxis“ könnten gleich zwei Probleme auf einmal lösen: Durch den Verzicht auf fossile Brennstoffe können Feinstaub- und CO²-Emissionen erheblich gesenkt werden und durch die Verlagerung des Nahverkehrs in die Luft werden die Straßen entlastet.

Was wie eine ferne Zukunftsvision klingt, ist schon heute technisch machbar. Bereits 2017 absolvierte Volocopter einen Erstflug und gilt als Wegbereiter für den elektrifizierten Individualverkehr in der Luft.

Andere Start-ups gehen einen ähnlichen Weg: Der elektrische angetriebene Lilium Jet aus München soll 300km eine Stunde lang fliegen können und kann senkrecht starten und landen. Bereits 2025 könnte das Lufttaxi als Fünfsitzer seinen Betrieb aufnehmen und Passagiere auf Gebäudedächern abholen.

Auch Branchenriesen wie Airbus und Siemens arbeiten mit Hochdruck an Luftfahrzeugen für den urbanen Einsatz und unterstreichen damit die Bedeutung dieses neuen Sektors für die Luftfahrt. Nimmt die aktuelle Entwicklung ihren Lauf, wird die Fortbewegung im Lufttaxi im Jahr 2050 genau wie die Fahrt in der U-Bahn zum Alltag gehören.

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Quellen:aerotelegraph | Airbus | ARTE DLR | DLR_next | manager-magazin|stern.de I | stern.deII | WeltN24 GmbH | Wikipedia

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