Im Jahr 2011 lag der Beitrag des Flugverkehrs zur Klimaerwärmung bei 4,9 % der Gesamtwirkung (Lee, 2020). Die einzig bekannte Möglichkeit, diesen doch bedeutenden Anteil gemäß dem „Übereinkommen von Paris“ auf null zu senken, ist der Einsatz von Batterien und daraus resultierend elektrisches Fliegen. Denn bei Alternativen, wie Wasserstoff oder E-Fuels, bleibt ein Großteil der Klimawirkung erhalten, weil die direkten Kohlenstoffdioxid-Emissionen nur rund ein Drittel der Klimawirkung ausmachen (Lee, 2020). Zwar zeigen neuartige Treibstoffe teils vielversprechende Ergebnisse bei der Reduktion von Kondensstreifen, Stickstoffdioxid, Wasserdampf, und Ruß, doch auf null lassen sich die Emissionen mit keiner der Techniken bringen. Nun gab es in den letzten Wochen interessante Neuigkeiten aus China, wo der Batterieriese CATL bekannt gab, noch in diesem Jahr mit der Massenproduktion von Batterien mit einer Energiedichte von 500 Wh/ kg zu starten, eine wesentliche Steigerung gegenüber den typischen 200-300 Wh/ kg herkömmlicher Lithium-Ionen-Akkus (CATL, 2023). Mit diesem Technologiesprung soll es laut CATL und verschiedenen Nachrichtenplattformen möglich sein, einen Einstieg in die breite Anwendung in Luft- und Schifffahrt zu ermöglichen. In diesem Text soll der finanzielle Aspekt erst einmal außen vor gelassen werden, da noch keine Preise von CATL bekannt sind, sondern die technischen Möglichkeiten ergründet werden.
Die Energiedichte von herkömmlichem Kerosin liegt bei circa 12 kWh/ kg, die mit einer Effizienz von 40 – 50 % umgesetzt werden. Die beschriebene Batterie hingegen hat eine Energiedichte von 0,5 kWh/ kg, doch eine Effizienz von 85 – 95 %. Somit lautet die Endenergiedichte für Kerosin 5,4 kWh/ kg und die der Batterie 0,45 kWh/ kg, ein Unterschied mit dem Faktor 12. Schon hier kommen erste Bedenken auf, doch erst mal muss die Frage lauten, welche Energiedichte es denn zum Fliegen überhaupt bräuchte?
Abbildung: Bills, et al., 2020
Wie man in der Grafik oben sieht, benötigt man bei Regionalflügen bis 1000 km mindestens 500 Wh/ kg, bis 2000 km circa 1000 Wh/ kg und ab 3700 km um die 1500 Wh/ kg.
Daraus lässt sich das Fazit ziehen, dass der Stand der Technik, angepasst an die Sicherheitsbedürfnisse des Flugverkehrs, das Potential hat, Kurzstreckenflüge zu elektrifizieren und damit bei 100% erneuerbarem Strommix und emissionsfreier Batterieproduktion laut Eurocontrol circa 4% des europäischen Ausstoßes im Flugverkehr zu vermeiden. Darüber hinaus sind jedoch Anpassungen notwendig, wie eine geringere Passagierzahl, Weiterentwicklung von Flugzeugen und Batterietechnik oder dass ganz generell mit vielen kleinen Stopps geflogen wird. All diese Lösungsansätze sind jedoch unrealistisch oder benötigen wie die Weiterentwicklung der Batterien Zeit, daher muss als Fazit festgehalten werden, dass die Nachrichten von CATL zwar gut sind, klimaneutrales Fliegen aber bis zum nächsten technologischen Quantensprung in der Batterietechnik nicht zu machen sein wird. Die einzige Möglichkeit wäre, über Carbon Capture and Storage zu arbeiten und dort nicht nur die direkten Kohlenstoffdioxid-, sondern auch sonstige Emissionseffekte auszugleichen.
Literaturverzeichnis
Bills, A. et al., 2020. Performance Metrics Required of Next-Generation Batteries to Electrify Commercial Aircraft. ACS Energy Letters, 5(2), pp. 663-668.
CATL, 2023. catl.com. [Online]
Available at: https://www.catl.com/en/news/6015.html
[Zugriff am 02 05 2023].
Lee, D. S., 2020. The contribution of global aviation to anthropogenic climate forcing for 2000 to 2018. Atmospheric Environment, 11 November.Issue Volume 244.