Zum Hauptinhalt springen
30.01.2023

Aktuelle Studie zur Dekarbonisierung des Luftverkehrs

     

  • neue Studie: weniger fliegen, kürzer fliegen und effizientere Flugzeuge - das sind die Schlüssel zum klimaneutralen Flugverkehr
  •  

  • weltweiter Flugverkehr für etwa 3 Prozent der CO2-Emissionen verantwortlich, klimarelevanter sind aber die Nicht-CO2-Emissionen
  •  

  • Experten: es wird viele verschiedene Maßnahmen mit großem Nachdruck brauchen, um den Flugverkehr zu dekarbonisieren
  •  

Der Flugverkehr gehört zu den am schwierigsten zu dekarbonisierenden Sektoren und sieht sich daher großen Herausforderungen und Veränderungen gegenüber, um auch hier das Netto-Null-Emissionsziel zu erreichen. Etwa 3,1 Prozent der globalen CO2-Emissionen werden durch den weltweiten Luftverkehr verursacht. Allerdings gehen zwei Drittel des klimawirksamen Effekts des Flugverkehrs auf andere Gase zurück, etwa Stickoxide und Wasserdampf [I].

Aktuell sind etwa 78 Prozent der Flüge Passagierflüge. Zwischen 2010 und 2019 hat der globale Luftverkehr um über 3 Prozent jedes Jahr zugenommen. Die meisten Prognosen gehen von einer weiter steigenden Nachfrage aus. Bisher werden lediglich die Emissionen aus Inlandsflügen in den Nationalen Selbstverpflichtungen NDCs für die Einhaltung des Pariser Klimavertrages berücksichtigt. Internationale Flüge sind nicht eingebunden, so dass diese in den Minderungszielen bisher nicht berücksichtigt werden.

Der Beitrag der Arbeitsgruppe III des Sechsten Sachstandsbericht des Weltklimarates IPCC widmet dem Luftverkehr ein eigenes Kapitel [II] und unterstreicht damit dessen enorme Bedeutung. Dort wird betont, dass es nicht ausreichen wird, modernere, effizientere und leichtere Flugzeuge zu entwickeln. Vielmehr wird es darauf ankommen, Landstreckenflüge möglichst zu vermeiden, Kurzstreckenflüge durch den Ausbau des Zugverkehrs überflüssig zu machen – allein dies könnte bis zu 40 Prozent der Emissionen vermeiden, die aus dem Luftverkehr stammen. Im IPCC-Bericht wird sehr deutlich kritisiert, dass die Minderungsambitionen im Flugsektor deutlich hinter denen in anderen Bereichen zurückbleiben.

Für eine aktuelle Studie, die am 30.01.2023 im Fachblatt „Nature Sustainability“ erschienen ist (siehe Primärquelle), untersuchten nun Forschende, welche möglichen und notwendigen Transformationen es braucht, um für die Luftfahrt das Netto-Null-Emissions-Ziel möglichst bis zum Jahr 2050 zu erreichen. Dafür analysierten sie etwa das künftige Flugaufkommen, die Energie- und Kohlenstoffintensität der genutzten Treibstoffe, das grundsätzliche Potential von alternativen nicht-fossilen Treibstoffen und ermitteln auch, in welchen Umfang es den Einsatz von negativen Emissionstechnologien brauchen wird, um nicht vermeidbare Emissionen zu kompensieren.

Die Forschenden kommen zu dem Ergebnis, dass allein 61 Prozent der Flugemissionen durch eine veränderte Nachfrage beziehungsweise 27 Prozent durch eine verbesserte Energieeffizienz im Vergleich zu Business-as-usual Szenarien vermeidbar wären. Allerdings wird es der Studie zufolge unumgänglich sein, im großem Maßstab Kohlendioxid aus der Atmosphäre zu entnehmen, um etwa die Emissionen von Wasserdampf aus dem Flugverkehr zu kompensieren, die unvermeidlich sind und ein effektives Treibhausgas darstellen.

Das SMC nimmt die aktuelle Studie zum Anlass, um Expertinnen und Experten zu den Herausforderungen zu befragen, die die Dekarbonisierung des Flugverkehrs mit sich bringen.

Übersicht

     

  • Prof. Dr. Anthony Patt, Professur Klimaschutz & -​anpassung, Departement Umweltsystemwissenschaften, Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETHZ), Zürich, Schweiz
  •  

  • Prof. Dr. Stefan Gössling, Professor am Department of Service Management and Service Studies, Lund University, und School of Business and Economics at Linnaeus University, Kalmar, Schweden
  •  

  • Frank Wetzel, Wissenschaftlicher Mitarbeiter im Fachgebiet Schadstoffminderung und Energieeinsparung im Verkehr, Umweltbundesamt (UBA), Dessau-Roßlau
  •  

  • Julian Leon Hölzen, Wissenschaftlicher Mitarbeiter im Fachgebiet Elektrische Energiespeichersysteme, Institut für Elektrische Energiesysteme, Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover
  •  

  • Jakob Graichen, Senior Researcher, Bereich Energie und Klimaschutz, Öko-Institut e.V., Berlin
  •  

  • Prof. Dr. Markus Rapp, Direktor des Instituts für Physik der Atmosphäre, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V. (DLR), Oberpfaffenhofen, und Professur für Physik der Atmosphäre, Fakultät für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität München
  •  

Statements

Prof. Dr. Anthony Patt

Professur Klimaschutz & -​anpassung, Departement Umweltsystemwissenschaften, Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETHZ), Zürich, Schweiz

„Mir gefällt, wie die Autorinnen und Autoren der aktuellen Studie die Szenarien strukturiert haben: Für mich ist das ziemlich klar und einfach. Mir gefällt auch, dass sie nicht versuchen, die Kosten zu prognostizieren, sondern aufzeigen, wie diese Kosten von anderen Faktoren abhängen, die ihrerseits recht unsicher sind.“

„Allerdings finde ich das Papier in mehrfacher Hinsicht etwas vereinfachend. Erstens verwenden die Autorinnen und Autoren ein stark vereinfachtes Modell für die Auswirkungen der Nicht-CO2-Emissionen (gemeint sind die Klimawirkungen von Wasserdampf und Stickoxiden; Anm. d. Red), indem sie die GWP100-Metrik (Global Warming Potential, Treibhauspotential innerhalb von 100 Jahren; Anm. d. Red) verwenden. Eine Studie, die vergangenes Jahr veröffentlicht wurde [1] – nachdem die hier vorliegende Studie eingereicht worden ist – und an der ich mitgewirkt habe, verfolgte in dieser Hinsicht einen detaillierteren Ansatz. Der entscheidende Punkt dabei ist, dass die Nicht-CO2-Effekte im Gegensatz zu den CO2-Effekten kurzlebig sind. Daraus ergibt sich wiederum eine gewisse Unklarheit darüber, was klimaneutraler Luftverkehr wirklich bedeutet: Ist es derjenige, der ab dem Zeitpunkt der Klimaneutralität – zum Beispiel dem Jahr 2050 – keine zusätzliche Erwärmung durch den zukünftigen Luftverkehr verursacht, oder derjenige, der keine Erwärmung im Vergleich zu einer Welt verursacht, in der es keinen Luftverkehr gegeben hätte. Die frühere Studie führt diese Analyse durch und zeigt, dass es sowohl bei den Temperaturergebnissen als auch bei der Menge des Kohlenstoffabbaus, der kompensiert wird, große Unterschiede gibt.“

„Eine zweite Vereinfachung in der aktuellen Studie ist die Annahme, dass nachhaltige Flugtreibstoffe die gleichen Nicht-CO2-Effekte haben wie fossile Flugzeugtreibstoffe. Hier gibt es große Unsicherheiten, aber die besten Beweise deuten darauf hin, dass nachhaltige Flugtreibstoffe wahrscheinlich wesentlich geringere Nicht-CO2-Effekte haben als fossiler Flugtreibstoff.“

„Eine dritte Vereinfachung ist die Annahme, dass die Nicht-CO2-Effekte im Laufe der Zeit konstant bleiben. Jüngste Arbeiten deuten darauf hin, dass es möglich sein könnte, viele der Nicht-CO2-Effekte zu einem sehr großen Teil – möglicherweise bis zu 90 Prozent – zu reduzieren, indem die Flugrouten unter Berücksichtigung der atmosphärischen Bedingungen und der Zirruswolkenbildung festgelegt werden.“

„Insgesamt ist das Papier also gut. Dennoch glaube ich nicht, dass es viel mehr zum Stand des Wissens beiträgt als die bisherigen Studien.“

Auf die Frage, welche Maßnahmen besonders geeignet wären, um den Luftverkehr zu dekarbonisieren:
„Das wichtigste Element für die Dekarbonisierung des Luftverkehrs ist die Entwicklung und Förderung synthetischer Flugkraftstoffe, die mit Hilfe erneuerbarer Energien hergestellt werden, um aus der Luft entnommenes Kohlendioxid und Wasser in flüssige Kraftstoffe umzuwandeln, die nahezu identisch sind mit dem, was Flugzeuge heute verbrennen. Die Herstellung dieser Kraftstoffe, die entweder Strom oder konzentrierte Sonnenwärme als primäre Energiequelle nutzen, beginnt aktuell gerade erst [2, auch hier bin ich Co-Autor]. Es wird nicht einfach sein, genug von diesen Kraftstoffen zu produzieren, um den weltweiten Bedarf zu decken. Bei der letztgenannten Methode (Sonnenwärme) bräuchte man zum Beispiel Sonnenkollektoren auf einer Fläche von etwa 40.000 Quadratkilometern, um den derzeitigen Bedarf an Flugkraftstoff zu decken. Das ist enorm, wenn auch viel weniger als die Fläche, die benötigt wird, um den neuen Strombedarf für Heizung und Verkehr zu decken. Um das Ziel bis 2050 zu erreichen, müssen wir bald mit dem Ausbau beginnen und konstante jährliche Wachstumsraten von mehr als 10 Prozent erreichen, so wie es bei der Photovoltaik geschehen ist.“

„Die wirksamsten politischen Instrumente, um diese Skalierung zu erreichen, sind wahrscheinlich die gleichen, die zu ähnlichen Wachstumsraten bei der Photovoltaik und der Windkraft geführt haben. Ein gut geeignetes Instrument ist die Beimischungsquote, die die EU in ihrem Fit-for-55-Paket vorgeschlagen hat und wahrscheinlich auch umsetzen wird. Es gibt Anzeichen dafür, dass die Internationale Zivilluftfahrtorganisation ICAO in ihrem überarbeiteten CORSIA-Abkommen [3] einen ähnlichen Ansatz wählen wird.“

„Natürlich wären weitere Verbesserungen der Energieeffizienz, die Einführung elektrischer Antriebssysteme für Kurzstreckenflüge und die Begrenzung des Anstiegs der Passagiernachfrage wichtig, um den Bedarf an synthetischem Treibstoff bis 2050 zu senken und damit die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, dass er 100 Prozent des Angebots ausmacht."

„Es gibt auch Hinweise darauf, dass die Aufmerksamkeit für die Bildung von Kondensstreifen und das Routing von Flügen in Echtzeit, um atmosphärische Bedingungen zu vermeiden, die zur Bildung von Kondensstreifen führen, eine äußerst kosteneffiziente Methode zur Reduzierung von Nicht-CO2-Effekten sein kann. Dies wiederum würde die Menge der negativen Kohlenstoffemissionen verringern, die zum Ausgleich der Nicht-CO2-Effekte erforderlich sind.“

Auf die Frage, inwiefern es unausweichlich ist, dass die Nachfrage nach Flügen immer weiter steigen wird, so wie es alle Prognosen beschreiben:
„Natürlich gibt es Faktoren, die zu einem Rückgang des Wachstums führen könnten, insbesondere bei Geschäftsreisen. Der größte Teil des Luftverkehrswachstums findet derzeit jedoch in Ländern mit mittlerem Einkommen statt, in denen es derzeit kein großes politisches Interesse an der Förderung nachhaltiger Konsummuster gibt.“

Auf die Frage, inwiefern es eine realistische Option ist, dass in wenigen Jahrzehnten standardmäßig alternative Treibstoffe zum Einsatz kommen:
„Das wird ein großes Projekt sein. Die Menge an erneuerbarer Energie, die benötigt wird, um genügend dieser Brennstoffe zu produzieren, ist sehr groß. Gleichzeitig ist sie im Vergleich zum Gesamtwachstum der erneuerbaren Energien gering. Deshalb glaube ich, dass wir, wenn wir genug erneuerbare Energien aufbauen können, um den Rest der Wirtschaft zu dekarbonisieren – und ich glaube, dass wir das können – auch die Luftfahrt abdecken können.“

„Anders als Strom aus Sonnen- und Windenergie werden synthetische Flugzeugtreibstoffe wahrscheinlich nicht so billig werden, wie es fossile Flugzeugtreibstoffe heute sind. Derzeit kosten synthetische Kraftstoffe mindestens fünfmal so viel wie fossile. Es ist denkbar, dass sie bis 2035 nur noch doppelt so viel kosten. Die Treibstoffkosten machen etwa 30 Prozent der Flugkosten aus. Eine Verdopplung dieser Kosten würde also bedeuten, dass das Fliegen um 30 Prozent teurer würde als heute, wenn sich sonst nichts ändert. Aber auch andere Dinge ändern sich. In den vergangenen 20 Jahren haben Verbesserungen der Flugzeugeffizienz und des Flugbetriebs das Fliegen deutlich billiger gemacht, und es gibt keinen Grund zu der Annahme, dass dieser Trend nicht anhalten wird. Es ist also durchaus denkbar, dass der klimaneutrale Flugverkehr im Jahr 2040 oder 2050 nicht mehr kosten wird als der Flugverkehr heute.“

Auf die Frage, inwiefern eine angemessene Preisgestaltung von Flugreisen den nötigen politischen Willen braucht oder ob sich dieser Effekt auch rein marktwirtschaftlich einstellen könnte:
Zwei Punkte sind hier wichtig. Erstens: Der Hauptgrund, warum Fliegen billig ist, sind nicht die Steuervorteile, sondern die grundsätzlich niedrigen Kosten. Im Gegensatz zum Schienen- oder Straßenverkehr wird nur sehr wenig Infrastruktur benötigt. Flugzeuge fliegen sehr schnell und damit viele Kilometer im Jahr, so dass sowohl die Amortisationskosten als auch die Besatzungskosten pro Kilometer viel geringer sind als bei langsameren Transportmöglichkeiten.“

„Zweitens wird der Markt allein den Luftverkehr nicht dekarbonisieren, denn kohlenstoffneutrale Flugkraftstoffe werden wahrscheinlich weiterhin mehr kosten als fossile Flugkraftstoffe, selbst wenn der Preisunterschied geringer wird. Es ist unwahrscheinlich, dass eine Kohlenstoffsteuer diesen Kostenunterschied ausgleichen kann. Am ehesten wird eine Politik erfolgreich sein, die ähnlich funktioniert wie die, die für den Einsatz von Solar- und Windenergie funktioniert hat. Der EU-Vorschlag für eine Beimischquote macht genau das.“

Prof. Dr. Stefan Gössling

Professor am Department of Service Management and Service Studies, Lund University, und School of Business and Economics at Linnaeus University, Kalmar, Schweden

„Die aktuelle Studie bringt einige neue Zahlen zum Wasserstoff und den Kosten alternativer Brennstoffe ein, aber nichts wesentlich Neues. Alles bleibt hypothetisch, da a) zu weit in der Zukunft liegt – wir haben keine funktionierende Wasserstofftechnologie –, b) wir Lösungen brauchen, die jetzt Emissionen reduzieren, c) politischer Druck notwendig ist, um diese einzuführen und schließlich d) ganz neue Infrastrukturen eingeführt werden müssen. Der Fokus liegt zu sehr auf der Entnahme von CO2 aus der Atmosphäre – das ist teuer und technisch äußerst unsicher. Diese Vorschläge verschieben die Lösung in die Zukunft – ohne dass wir wissen, ob es diese Lösungen geben wird.“

Auf die Frage, welche Maßnahmen besonders geeignet wären, um den Luftverkehr zu dekarbonisieren:
„Das sind für mich vor allem vier Maßnahmen. Erstens eine Besteuerung von 300 Euro pro Tonne CO2. Ein Preis von 100 Euro pro Tonne CO2 spiegelt den unteren Wert der Kosten des Klimawandels. Da die Nicht-CO2-Effekte etwa dreimal mal so stark sind wie die CO2-Effekte, muss dieser Wert mit drei multipliziert werden.“

„Zweitens eine Verpflichtung zur Nutzung alternativer Brennstoffe. Diese lösen nicht die Nicht-CO2-Problematik – Stickoxide und Wasser in Flughöhe –, aber sie sind CO2-ärmer. Fluggesellschaften werden diese teureren Brennstoffe aber nicht nutzen, sofern sie nicht gezwungen werden – Fluggesellschaften sind chronisch kurz vor der Insolvenz. Jährlich müssten vier Prozent mehr erneuerbare Treibstoffe vertankt werden, um bis 2050 komplett die fossilen Energieträger ausgetauscht zu haben.“

„Drittens die Besteuerung von Premiumklasse- und Privatflügen. Ein Prozent der Menschheit ist für 50 Prozent der Emissionen aus dem Flugverkehr verantwortlich – das sind die Vielflieger. Wenn hier nicht stark besteuert wird – über den Proxy Premiumklassen – dann wird es unmöglich sein, die Emissionen zu reduzieren. Ein Flug in der Business-Klasse verursacht also dreimal mehr Emissionen als ein Flug in der Economy. Ein Privatflugzeug emittiert in etwa sechs Stunden so viel wie ein Durchschnittseuropäer in einem Jahr.“

„Viertens ein Verbot von Werbung, die suggeriert, man habe die Umweltprobleme gelöst. Die Airlines sind aktiv wie nie, um sich selbst als grün zu bewerben. Dafür gibt es keinerlei Belege, die absoluten Emissionsmengen steigen kontinuierlich.“

Auf die Frage, inwiefern es unausweichlich ist, dass die Nachfrage nach Flügen immer weiter steigen wird, so wie es alle Prognosen beschreiben:
„Wir brauchen viel mehr Nachfrage vor dem Hintergrund eines viel geringeren Angebots, damit die Branche profitabel wird und den Umbau schafft. Ein Großteil der aktuellen Nachfrage ist aber induziert durch geringe Preise. Es wird massiv Kapazität in die Märkte gepumpt, die die Preise nach unten bringt – aber eben auch die Profitabilität. Dass wir eigentlich fast ohne Flugverkehr auskommen, hat ja die COVID-Krise gezeigt. Die Weltwirtschaft ist nicht implodiert.“

Auf die Frage, inwiefern es eine realistische Option ist, dass in wenigen Jahrzehnten standardmäßig alternative Treibstoffe zum Einsatz kommen:
„Wie gesagt: Nachhaltige Flugtreibstoffe lösen nicht das Problem der Nicht-CO2-Effekte. Niemand weiß aktuell, was Wasserstoff-Flugzeuge für einen Beitrag zur Klimaerwärmung leisten würden, also auch nicht, ob diese Effekte komplett verschwinden würden. Und es gibt aktuell keine Anzeichen, dass die Technologie wirklich funktionieren wird (sekundäre Infrastruktur auf Flughäfen, Reichweiten und so weiter).“

Auf die Frage, inwiefern eine angemessene Preisgestaltung von Flugreisen den nötigen politischen Willen braucht oder ob sich dieser Effekt auch rein marktwirtschaftlich einstellen könnte:
„Marktwirtschaftlich lässt sich das kaum lösen, es braucht die Besteuerung beziehungsweise Regulierung. Ist der Kohleausstieg bald da? Vielleicht bei uns, aber nicht in Indien oder China. Wir importieren aus diesen Ländern.“

Frank Wetzel

Wissenschaftlicher Mitarbeiter im Fachgebiet Schadstoffminderung und Energieeinsparung im Verkehr, Umweltbundesamt (UBA), Dessau-Roßlau

„Die in der aktuellen Studie genutzte Kaya-Identität stellt einen soliden Ansatz dar, insbesondere weil auch Nicht-CO2-Effekte berücksichtigt wurden. Die Abgrenzung der Szenarien erscheint ebenfalls plausibel. Die Ergebnisse entsprechen grundsätzlich der Einschätzung des Umweltbundesamtes, wonach zur Erreichung der Klimaneutralität im Jahr 2050 in jedem Fall ein Teil der Emissionen durch sogenannte negative Emissionen (Carbon Dioxide Removal, CDR) ausgeglichen werden muss. Das ergibt sich schon daraus, dass selbst beim Einsatz CO2-neutraler Kraftstoffe Nicht-CO2-Klimaeffekte bestehen bleiben. Dass in den weniger ambitionierten und nachfragestarken Szenarien umso stärker auf diese CDR-Maßnahmen zurückgegriffen werden muss, ist ebenfalls zu erwarten. Der Wert der Studie liegt daher vor allem in der Quantifizierung dieser Zusammenhänge.“

Auf die Frage, welche Maßnahmen besonders geeignet wären, um den Luftverkehr zu dekarbonisieren:
Das Umweltbundesamt hat im Jahr 2019 ein umfassendes Konzept zur umweltschonenden Gestaltung des Luftverkehrs erstellt und mit Maßnahmen hinterlegt [4]. Kritisch sehen wir insbesondere den Einsatz von Anbau-Biomasse, da diese den hohen Energiebedarf des Luftverkehrs nicht nachhaltig decken kann. Die Nichtberücksichtigung des internationalen Luftverkehrs in den nationalen Klimabilanzen wäre grundsätzlich kein Problem, wenn die dafür zuständige Internationale Zivilluftfahrt-Organisation (ICAO) die notwendigen Maßnahmen ergreifen würde, was bisher aber nur unzureichend geschieht. Wichtig ist dabei, dass neben CO2 auch die Nicht-CO2-Effekte des Luftverkehrs adressiert werden. Die Verlagerung von Kurzstreckenflügen auf die Bahn leistet einen begrenzten Beitrag, der aber dennoch wichtig ist, da er die Alternativen aufzeigt.“

Auf die Frage, inwiefern es unausweichlich ist, dass die Nachfrage nach Flügen immer weiter steigen wird, so wie es alle Prognosen beschreiben:
Die zukünftige Luftverkehrsnachfrage muss als Variable verstanden werden, die von einer Vielzahl von Faktoren beeinflusst wird. Entscheidende Einflussgrößen sind dabei die wirtschaftliche Entwicklung, das Angebot an Alternativen sowie die Kosten von Flugreisen. Diese Faktoren können die Nachfrage deutlich senken oder aber auch erhöhen, insofern ist die Entwicklung nicht unausweichlich. Weniger Dienstreisen, ein nachhaltigeres Privatreiseverhalten und nachhaltigere Konsummuster setzen sich in breiten Teilen der Gesellschaft erst dann durch, wenn nachhaltige Angebote vorhanden sind und die Preis-Anreize stimmen.“

Auf die Frage, inwiefern es eine realistische Option ist, dass in wenigen Jahrzehnten standardmäßig alternative Treibstoffe zum Einsatz kommen:
„Dass alternative Treibstoffe momentan tatsächlich ihren Weg in die breite Anwendung suchen und finden, zeigt die ‚Fit for 55‘-Initiative der EU-Kommission, in deren Rahmen verbindliche Beimischungsquoten für nachhaltige alternative Kraftstoffe vorgesehen sind. Das sind zwar zunächst nur wenige Prozent und betrifft nur Kraftstoffe, die in Europa getankt werden, der Anteil soll jedoch nach und nach wachsen. Insofern ist in den nächsten Jahrzehnten damit zu rechnen, dass Flugzeuge mit Gemischen aus fossilen und erneuerbaren Kraftstoffen betrieben werden.“

Auf die Frage, inwiefern eine angemessene Preisgestaltung von Flugreisen den nötigen politischen Willen braucht oder ob sich dieser Effekt auch rein marktwirtschaftlich einstellen könnte:
„Die steuerliche Gleichbehandlung ist entscheidend, um einen fairen Wettbewerb mit umweltverträglicheren Verkehrsmitteln zu ermöglichen. So zahlt der Luftverkehr immer noch keine Energiesteuer auf das verbrannte Kerosin und internationale Flugtickets sind von der Mehrwertsteuer befreit. Diese umweltschädlichen Subventionen werden nur zu einem Bruchteil durch die bestehende Ticketabgabe (Luftverkehrsteuer) abgebaut. Marktwirtschaftlich lösen können sich die Umweltprobleme erst dann, wenn umweltschädliche Subventionen abgebaut und sämtliche Umweltwirkungen – Klima, Lärm, Schadstoffe – internalisiert, also eingepreist sind. Es braucht daher die entsprechende politische Unterstützung, die im internationalen Wettbewerbsumfeld oft zu wenig ambitioniert ausfällt.“

Julian Leon Hölzen

Wissenschaftlicher Mitarbeiter im Fachgebiet Elektrische Energiespeichersysteme, Institut für Elektrische Energiesysteme, Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover

„Generell bietet diese Studie eine sehr – vielleicht auch eine zu – breite Übersicht über die Zukunft der Luftfahrt und der möglichen Netto-Null-Klimawirkung bis 2050 auf sehr hoher Flugebene. Zwar versucht die Studie, jegliche Effekte auf diesem Weg aufzuzeigen, jedoch bleiben detailliertere Einblicke in zum Beispiel die Forschung zur Klimawirkung der Luftfahrt oder die technologischen Entwicklungen neuer ‚true-zero‘-Flugzeugkonzepte aus. So wird zum Beispiel nicht darauf eingegangen, dass neben neuen Flugzeugtechnologien auch vielversprechende ‚Re-routing‘-Optionen zur Umgehung der Bildung klimaschädlicher Contrails (Kondensstreifen) erforscht werden.“

„Auch die Annahmen rund um Wasserstoff-angetriebene Flugzeuge basieren nicht auf neuesten Erkenntnissen – sogar auf Annahmen aus der Automobilbranche (Beispiel Quelle 51 Supplementary Material, siehe separater Kommentar hierunter), die im Luftfahrt-Kontext grob falsch sind. Durch die fehlende Tiefe wird das Bild sehr stark auf nachhaltige Flugtreibstoffe gelenkt, die definitiv eine der wichtigsten Rollen in der Dekarbonisierung der Luftfahrt spielen werden, jedoch in dieser Studie den wesentlichen Aspekt der Untersuchung ausmachen. Folglich bleiben essentielle Empfehlungen für Industrie und Regulatoren wie Regierungen zu anderen Maßnahmen zur Senkung der gesamten Klimawirkung der Luftfahrt aus – zum Beispiel Wasserstoff-Flugzeuge und Bereitstellungsinfrastruktur dafür, neue Verkehrsführung zur Verhinderung von Contrails und so weiter.“

„Das erwähnte Beispiel für fehlerhafte Annahmen zu anderen Hebeln als nachhaltige Flugtreibstoffen: siehe Supplementary Figure 6: 1,5 kWh pro Kilogramm System für Hydrogen Storage angenommen (auf Basis von Auto-Tanks mit 5 bis 13 Kilogramm im Vergleich zur Luftfahrt mit 1.000 bis 30.000 Kilogramm Speichervolumen). Konservative Schätzungen gehen für die Luftfahrt von 10 bis 12 kWh pro Kilogramm Flüssig-Wasserstoff-Tankssystem aus – progressivere Annahmen von 13 bis 18 kWh pro Kilogramm.)"

Auf die Frage, welche Maßnahmen besonders geeignet wären, um den Luftverkehr zu dekarbonisieren:
„Es wird einen bunten Blumenstrauß an Maßnahmen geben müssen, um der Klimawirkung in der Luftfahrt entgegen wirken zu können. Es fehlt auf jeden Fall an richtigen regulatorischen Ansätzen nicht nur für CO2, sondern auch um die Nicht-CO2-Klimaauswirkungen zu reduzieren. Für die größere kommerzielle Luftfahrt – in dieser Studie short- bis long-range genannte Segmente – werden Wasserstoff-angetriebene Flugzeugkonzepte und nachhaltige Flugtreibstoffe (Fokus auf e-Fuels/synthetisch hergestellte Kraftstoffe mit CO2 aus der Atmosphäre) die wesentlichen Durchbrüche darstellen – wobei bei der Langstrecke definitiv eher die nachhaltigen Flugtreibstoffe eine wesentlichere Rolle bis 2050 spielen."

„Für beide Ansätze (Flugzeugtechnologie und neuer Treibstoff bei Wasserstoff im Vergleich zu neuer Treibstoff bei nachhaltige Flugtreibstoffen) wird die Infrastruktur zur Bereitstellung eines nachhaltigen, fast-CO2-freien Kraftstoffs bei wettbewerbsfähigen Kosten einen entscheidenden Faktor spielen. Da hier Planungssicherheiten für milliardenschwere Flugzeugentwicklungsprogramme, sowie noch teurere Infrastrukturinvestitionen mit verbunden sind, ist es wichtig, hier auch mit industriepolitischen Mitteln einen klaren Weg für die Industrie vorzugeben. Nur so können heute sehr schnell benötigte Investitionen und Wechsel der strategischen Richtungen entscheidender Konzerne der Branche für diese klimaschonenderen Maßnahmen wirklich Wirkung in 15 bis 30 Jahren zeigen.“

Jakob Graichen

Senior Researcher, Bereich Energie und Klimaschutz, Öko-Institut e.V., Berlin

„Die hier vorliegende Studie ist gut gemacht, trägt aber im Wesentlichen vorhandenes Wissen zusammen. Sie zeigt zwei Dinge sehr deutlich, die oft nicht ausreichend adressiert werden: Zum einen muss die Nachfrage nach Flügen sinken, um realistischerweise Klimaneutralität im Luftverkehr erreichen zu können. Zum anderen sind die sogenannten Nicht-CO2-Emissionen auch dann noch ein schwerwiegendes Problem, wenn nachhaltige Treibstoffe verwendet werden.“

Auf die Frage, welche Maßnahmen besonders geeignet wären, um den Luftverkehr zu dekarbonisieren:
Maßnahmen, die kurzfristig zu Emissionsreduktionen führen sollen, müssen an der Nachfrage ansetzen. Ein Ende der Subventionen des Luftverkehrs – insbesondere die Befreiung von der Kerosinsteuer und Mehrwertsteuer auf internationalen Strecken – würde sofort die Emissionen senken. Auch eine Verknappung von Slots an Flughäfen, zum Beispiel durch Nachtflugverbote, die diesen Namen wirklich verdienen, würde den Luftverkehr reduzieren. Ein Verbot von Kurzstreckenflügen ist hilfreich, der allergrößte Teil der Luftverkehrsemissionen stammt allerdings aus der Mittel- und Langstrecke.“

„Mittelfristig muss fossiles Kerosin durch emissionsneutrale Treibstoffe und insbesondere e-Kerosin ersetzt werden. Für e-Kerosin wird der Verbrennungsprozess umgekehrt: Mit Hilfe von erneuerbarem Strom und CO2 aus der Atmosphäre wird wieder ein flüssiger Treibstoff hergestellt, der im Flugzeug eingesetzt werden kann. Biotreibstoffe werden auch eine Rolle spielen, aber die Vorkettenemissionen, mögliche Landnutzungskonflikte und Anforderungen an Nachhaltigkeit begrenzen das Potential. Die Definition für nachhaltige Treibstoffe der Internationalen Zivilluftfahrtorganisation ICAO verlangt nur eine Reduktion der Emissionen um zehn Prozent gegenüber fossilem Kerosin – völlig unzureichend mit Blick auf die Ziele für 2050.“

Auf die Frage, inwiefern es unausweichlich ist, dass die Nachfrage nach Flügen immer weiter steigen wird, so wie es alle Prognosen beschreiben:
„Wie die Autoren gehe ich auch davon aus, dass ohne striktere Regulierung das globale Luftverkehrsaufkommen weiterhin kontinuierlich steigen wird. Wachsender Wohlstand, eine steigende Weltbevölkerung und weiterhin fallende Preise für Flugtickets werden nicht durch mehr Videokonferenzen und freiwilligen Verzicht auf Flüge kompensiert.“

Auf die Frage, inwiefern es eine realistische Option ist, dass in wenigen Jahrzehnten standardmäßig alternative Treibstoffe zum Einsatz kommen:
Nachhaltige Treibstoffe werden auch mittelfristig deutlich teurer bleiben als fossiles Kerosin. Ohne ausreichende Rahmensetzung durch die Politik werden sich diese Treibstoffe nicht durchsetzen können. Auf europäischer Ebene wurden gerade Mindestquoten für alles in der EU getankte Kerosin eingeführt. Ähnlich wie bei E10 im Autoverkehr haben dann die Fluggesellschaften keine Alternative.“

„Die große Herausforderung wird dabei die Produktion sein: Die Autoren der Studie zeigen, dass ohne extreme Annahmen zu Effizienzsteigerung und Nachfragerückgang eine Verdoppelung der globalen Biotreibstoffproduktion notwendig wäre, um den Bedarf im Jahr 2050 zu decken. Aktuell wird nur ein verschwindend kleiner Teil des Biotreibstoffs für den Luftverkehr verwendet. Ähnlich sieht es bei der Produktion von e-Kerosin aus: Die globale Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien hätte im Jahr 2019 – vor dem Einbruch durch die Corona-Pandemie – nicht gereicht, um den globalen Luftverkehr mit e-Kerosin zu versorgen. Parallel zum Luftverkehr steht der Seeverkehr vor ganz ähnlichen Problemen und benötigt sogar noch mehr Treibstoff. Damit eine Versorgung beider Sektoren ohne fossile Treibstoffe möglich wird, muss gezielt über die nächsten Jahrzehnte die Produktion und Infrastruktur aufgebaut werden.“

Auf die Frage, inwiefern eine angemessene Preisgestaltung von Flugreisen den nötigen politischen Willen braucht oder ob sich dieser Effekt auch rein marktwirtschaftlich einstellen könnte:
„Von allein wird der Luftverkehr niemals klimaneutral werden – dazu sind die Kosten für eine Transformation zu hoch bei gleichzeitig sehr starker Konkurrenz zwischen den Fluggesellschaften und sehr preissensitiven Passagieren. Marktwirtschaftliche Instrumente wie zum Beispiel der europäische Emissionshandel können eine Rolle spielen, aber aktuelle CO2-Preise liegen deutlich unter den Kosten alternativer Treibstoffe. Eine starke Regulierung der Emissionen des Sektors und damit klarer politischer Willen ist unabdingbar. Der aktuell beliebteste Ansatz in der Internationalen Zivilluftfahrtorganisation ICAO und vielen Fluggesellschaften – das Offsetting durch billige Credits mit äußerst fragwürdiger Qualität (Kompensation von CO2-Emssionen, etwa durch Investition in Klimaprojekte, zum Beispiel in Aufforstungen; Anm. d. Red.) – nutzt dem Klima nicht.“

Prof. Dr. Markus Rapp

Direktor des Instituts für Physik der Atmosphäre, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V. (DLR), Oberpfaffenhofen, und Professur für Physik der Atmosphäre, Fakultät für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität München

„Die Methode stellt im Prinzip ein gängiges Vorgehen dar. Einzelne Schritte sind stark vereinfacht, wie zum Beispiel die Berücksichtigung der Nicht-CO2-Effekte, die hier an die CO2-Emissionen gekoppelt sind. Gerade bei der Verwendung von alternativen Treibstoffen scheint das problematisch.“

Auf die Frage, welche Maßnahmen besonders geeignet wären, um den Luftverkehr zu dekarbonisieren:
„Die Klimawirkung des Luftverkehrs umfasst CO2- und Nicht-CO2-Effekte. Daher erscheint es wohl vernünftig, nicht nur eine Dekarbonisierung, sondern auch eine Reduktion der Nicht-CO2-Effekte anzustreben. Da sich der EU-Trilog für eine Einführung von Nicht-CO2-Effekten in das europäische Emissionshandelssystem entschieden hat, werden Unternehmen dieses sicherlich hinsichtlich einer Kostenreduktion analysieren. Unserer Erfahrung nach ist die Problematik des Klimawandels den meisten Unternehmen bewusst. Dies beinhaltet auch die Entwicklung zukunftsfähiger und klimaschonender Optionen. Hier sind zur Zeit viele Initiativen im Gange.“

„Die Produktion von nachhaltigen Treibstoffen für den Luftverkehr hat in den vergangenen Jahren stark zugenommen. Falls dieser Trend sich fortsetzt – wovon wir ausgehen würden – werden nachhaltige Treibstoffe sicherlich eine Rolle im zukünftigen Luftverkehr spielen. Welchen Anteil diese genau haben werden, lässt sich heute nur schwer oder gar nicht belastbar abschätzen.“

Angaben zu möglichen Interessenkonflikten

Alle: Keine Angaben erhalten.

Primärquelle

Bergero C et al. (2023): Pathways to net-zero emissions from aviation. Nature Sustainabilty. DOI: 10.1038/s41893-022-01046-9.

Weiterführende Recherchequellen

Gössling S et al. (2020): The global scale, distribution and growth of aviation: Implications for climate change. Global Environmental Change. DOI: 10.1016/j.gloenvcha.2020.102194.

Sharmina M et al. (2020): Decarbonising the critical sectors of aviation, shipping, road freight and industry to limit warming to 1.5–2°C. Climate Policy. DOI: 10.1080/14693062.2020.1831430

Science Media Center (2020): Welche Rolle können synthetische Treibstoffe beim Klimaschutz spielen? Fact Sheet. Stand: 15.12.2020.

Grewe V et al. (2021): Evaluating the climate impact of aviation emission scenarios towards the Paris agreement including COVID-19 effects. Nature Communications. DOI; 10.1038/s41467-021-24091-y.

Wise M et al. (2017): Biojet fuels and emissions mitigation in aviation: An integrated assessment modeling analysis. Transportation Research. DOI: 0.1016/j.trd.2017.03.006.

IPCC (1999): Aviation and the global atmosphere. Special Report. Summary for Policymakers.

Literaturstellen, die von den Experten zitiert wurden

[1] Brazzola N et al. (2022): Definitions and implications of climate-neutral aviation. Nature Climate Change. DOI: 10.1038/s41558-022-01404-7.

[2] Schäppi R et al. (2021): Drop-in fuels from sunlight and air. Nature. DOI: 10.1038/s41586-021-04174-y.

[3] Internationale Zivilluftfahrtorganisation ICAO: Carbon Offsetting and Reduction Scheme for International Aviation (CORSIA). Webseite der ICAO.

[4] Umweltbundesamt (2019). Wohin geht die Reise? Broschüre zum Forum Luftverkehr der Zukunft. Webseite des Umweltbundesamtes.

Literaturstellen, die vom SMC zitiert wurden

[I] Klöwer M et al. (2021): Quantifying aviation’s contribution to global warming. Environmental Research Letters. DOI: 10.1088/1748-9326/ac286e.

[II] Jaramillo P et al. (2022): Transport. Kapitel 10 in Climate Change 2022: Mitigation of Climate Change. Contribution of Working Group III to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. DOI: : 10.1017/9781009157926.01.