Im Abgasstrahl der A350-900

HAMBURG - Airbus, Rolls-Royce, Neste und das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) untersuchen mit Messungen im Einsatz erstmals die Emissionen, die bei der Verbrennung von 100 Prozent nachhaltigem Kerosin entstehen. Es ist nicht die erste Messung dieser Art - aber die umfangreichste.

Das DLR schickt seine Falcon 20E wieder in den Abgasstrahl eines Verkehrsjets, das zweite Mal nach 2015. Damals war der DLR-eigene Airbus A320 ATRA vorausgeflogen, angetrieben von einer Mischung aus bis zu 48 Prozent alternativem Treibstoff und herkömmlichen Jet-A1.

Diesmal ist alles eine Nummer größer: Die Falcon folgt einer A350-900, die 100 Prozent nachhaltigen Flugkraftstoff (Sustainable Aviation Fuel, SAF) getankt hat.

Im Projekt ECLIF3 (Emission and Climate Impact of Alternative Fuels) wollen Airbus, Rolls-Royce, der SAF-Hersteller Neste und das DLR herausfinden, wie sich reiner HEFA-Kraftstoff (Hydroprocessed Esters and Fatty Acids) auf die Emissionen und die Flugzeugleistung auswirkt. Aktuell ist SAF für Mischungen mit Kerosin von bis zu 50 Prozent zugelassen.

Laut Airbus-Chef Guillaume Faury kommen heute aber praktisch nur Beimischungen von unter zwei Prozent zum Einsatz.

Rußminderungspotenzial

"In früheren Forschungskampagnen konnten wir bereits das Rußminderungspotenzial von 30- bis 50- prozentigen Mischungen alternativer Kraftstoffe nachweisen. Wir beabsichtigen nun zu zeigen, dass dieses Potenzial noch deutlich größer ist", so Dr. Patrick Le Clercq, ECLIF-Projektleiter beim DLR.

An Rußteilchen lagern sich Wassermoleküle ab und bilden Kondensstreifen. Aus diesen entstehen Zirruswolken, die die Erderwärmung verstärken können. Nach den Flugtests 2015 hat das DLR vor drei Jahren gemeinsam mit der NASA das Forschungsprojekt ND-MAX/ECLIF2 durchgeführt. Im Januar und Februar 2018 waren die A320 ATRA und die DC-8 der NASA von Ramstein aus zu mehreren Testflügen über Europa aufgebrochen. Letztere schnüffelte dabei im Abgas der ATRA.

ECLIF3 begann bereits Mitte März mit Bodentests der Trent-XWB-84-Triebwerke von Rolls-Royce bei Airbus in Toulouse. Zudem hob die A350 zu einem ersten Flug ab, um die Kompatibilität von SAF mit den Flugzeugsystemen zu überprüfen. Eine erste Kampagne von Forschungsflügen fand im April statt, im Herbst sollen weitere Flüge folgen.

Die Falcon 20E des DLR wird dabei die Emissionen der A350 und die resultierenden Kondensstreifen untersuchen. Weitere Bodentests zur Messung von Feinstaubemissionen sollen Anhaltspunkte über die Umweltauswirkungen von SAF für den Airportbetrieb geben.

"Spannende Zusammenarbeit"

Ende 2020 hat Rolls-Royce in Derby Testläufe mit einem Trent 1000 mit ALECSys-Magerbrennkammer (Advanced Low Emissions Combustion System) durchgeführt, um zu zeigen, dass SAF herkömmlichen Treibstoff direkt ersetzen kann. Für den Langstreckenverkehr seien auch in den nächsten Jahrzehnten konventionelle Gasturbinen erforderlich.

"SAF ist für die Dekarbonisierung dieser Reisen unerlässlich, und wir unterstützen aktiv die Ausweitung der Verfügbarkeit von SAF für die Luftfahrtindustrie", so Simon Burr, Director Product Development and Technology, Rolls-Royce Civil Aerospace.

"Diese spannende Zusammenarbeit wird nicht nur Einblicke in die Funktionsweise von Gasturbinentriebwerken mit 100-prozentigem SAF im Hinblick auf die Zertifizierung geben, sondern auch die potenziellen Emissionsreduzierungen und Umweltvorteile der Verwendung solcher Kraftstoffe im Flug in einem Verkehrsflugzeug aufzeigen", sagt Steven Le Moing, New Energy Programme Manager bei Airbus.

Schwer verfügbar

Unter SAF werden verschiedene Flugkraftstoffe zusammengefasst. Am weitesten entwickelt ist HEFA, das unter anderem aus Altfetten und Abfällen aus der Nahrungsmittelindustrie besteht. Es gibt auch Biokerosin aus festen Rohstoffen, beispielsweise Getreide oder Algen. Ebenfalls zu den SAF zählen sogenannte Power-to-Liquid-Treibstoffe (auch Synfuel genannt), die durch die Synthese von Wasserstoff und CO2 hergestellt werden.

Vorteil von SAF ist, dass keine Änderungen an den bestehenden Flugzeugen oder an der Infrastruktur an Flughäfen nötig sind. Hauptnachteil ist jedoch ihre bisher limitierte Verfügbarkeit und der höhere Preis im Vergleich zu Jet-A1-Kerosin.