Roadmap für das Kerosin von morgen

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1 P R E S S E I N F O R M A T I O N Roadmap für das Kerosin von morgen Eine umweltverträgliche und nachhaltig verfügbare Alternative zu Kerosin zu entwickeln, ist heute eines der wichtigsten Forschungsfelder der Luftfahrtindustrie. Die AIR-LNG GmbH hat auf Basis von Erdgas einen solchen Treibstoff vorspezifiziert und einen Vorschlag zur weiteren Entwicklung vorgelegt. Eine Kombination von verflüssigtem Erdgas (Liquefied Natural Gas, LNG) und Biomethan könnte den Ausstoß von CO 2 und Stickoxiden (NO X ) entscheidend verringern und die Treibstoffversorgung der Luftfahrt langfristig sicherstellen. Bonn, 14. Juli 2009 Der Luftfahrt geht der Sprit aus. Kerosin wird aus Erdöl gewonnen und ist eine endliche Ressource, die in absehbarer Zeit knapp und zunehmend teuer werden wird. Außerdem schadet es dem Klima: Bei der Verbrennung im Triebwerk entstehen CO 2 und Stickoxide (NO X ), deren genaue Auswirkungen auf die Atmosphäre zum Teil noch unbekannt sind. Die Suche nach Alternativen ist daher ein wichtiges Forschungsfeld, das schon heute im zeitlichen Verzug sein dürfte. Denn anders als Autos müssen sich Flugzeuge über einen Zeitraum von bis zu 40 Jahren im Betrieb amortisieren und die Entwicklungszeiten sind lang. Was heute entwickelt wird, fliegt voraussichtlich noch 2060 und benötigt einen zukunftsfähigen Treibstoff. National und international wird daher dringend die Entwicklung alternativer Flugzeugtreibstoffe gefordert. Anfang Juni 2009 setzte das American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA) die Entwicklung alternativer Jet- Treibstoffe auf Platz 2 der drängendsten FuE-Aufgaben für die nächsten Jahre. Auch das Advisory Council für Aeronautics Research in Europe der EU unterstützt die Suche nach alternativen Treibstoffen. Neben einer zweiten Generation von BTL (Biomass to Liquid) Kraftstoffen wird von beiden Gremien LNG als langfristige Option bewertet. Die AIR-LNG GmbH aus Bonn schlägt eine LNG-Roadmap vor, um die Forschung und Entwicklung in diesem Bereich voranzutreiben. Es ist sicher zu früh, sich auf einen einzigen alternativen Treibstoff festzulegen, sagt Horst

2 Moddemann, Geschäftsführer der AIR-LNG, Alle bekannten Alternativen haben unterschiedliche Stärken und Schwächen. CTL etwa, also synthetischer Treibstoff aus Kohle, kann direkt dem Kerosin beigemengt werden, hat aber keine überzeugende, nachhaltige Umweltbilanz. GTL, ein flüssiger Treibstoff aus Erdgas, verbraucht in seinem Herstellungsprozess etwa 50 Prozent der Energie des ursprünglichen Energieträgers. Weitere Alternativen sind beispielsweise BTL, Biomass to Liquid, oder auch Wasserstoff. Neben der technischen Machbarkeit ist entscheidend, welcher Kraftstoff die beste Energiebilanz und davon abgeleitet die beste Umweltund Klimabilanz vorweisen kann, wenn man nicht nur die Verbrennung im Triebwerk sondern den gesamten Herstellprozess des Kraftstoffes betrachtet. Moddemann bestätigt: Aus meiner Sicht ist LNG einer der besten Kandidaten. Deshalb benötigen wir dringend weitere Forschung in dieser Richtung. Die von uns vorgeschlagene LNG-Roadmap soll einen möglichen Weg für die weitere Entwicklung aufzeigen. Der Trick an der Sache ist, dass LNG sich schon heute in großer Menge aus dem reichlich vorhandenen Erdgas bereitstellen lässt, für die Zukunft jedoch in wachsenden Anteilen aus Biomethan gewonnen werden könnte, letztlich also aus Biomasse, einem nachwachsenden Rohstoff. Ein Umweltnutzen tritt jedoch schon vorher ein. Denn auch fossiles LNG aus Erdgas reduziert als Jet- Treibstoff nach bisherigen Untersuchungen den Ausstoß von CO 2 um bis zu 50 Prozent, die Emission von Stickoxiden (NO X ) um mindestens 80 Prozent. Ein weiterer Punkt spricht für den Einsatz von Flüssiggas: die Möglichkeit zum Dual-Betrieb. Technisch gesehen ließen sich heutige Flugzeuge ohne größeren Aufwand derart umrüsten, dass sie Kerosin und LNG mitführen und beides nach Bedarf verwenden können. Flugzeugtriebwerke sind in Bezug auf den Treibstoff sehr unproblematisch. Der notwenige Umbau könnte weitgehend kostenneutral während des regulären D-Check erfolgen, dem jedes Flugzeug alle sechs bis zehn Jahre unterzogen wird. Schon 2015 bis 2020 könnten die ersten Flugzeuge auf diese Art mit dem umweltfreundlichen LNG fliegen, sagt Moddemann. Der Dual-Betrieb (Dual-use-Fuel-Technologie) könnte als Brückentechnologie Mobilität garantieren, bis weltweit eine entsprechende Betankungsinfrastruktur aufgebaut ist. Im Vergleich zum Tankstellennetz für Pkw ist die Zahl der Großflughäfen weltweit überschaubar.

3 Und viele haben bereits einen Erdgasanschluss für die Wärmeversorgung. In diesem Fall könnte LNG vor Ort erzeugt und bereitgestellt werden. LNG wird bereits weltweit zur Strom- und Wärmegewinnung eingesetzt. Seit über 40 Jahren nutzt zum Beispiel Japan Erdgas in dieser Form. Im internationalen Vergleich steht Deutschland beim Thema LNG leider sehr weit hinten, bestätigt Moddemann, die AIR-LNG gehört zur TGE-Gruppe. Wir verkaufen weltweit deutsches Ingenieurwissen für LNG-Anlagen. In USA, Frankreich, Großbritannien, China überall wird LNG als Energieträger mit großen Wachstumsraten eingesetzt. Es gibt einfach keinen vernünftigen Grund, der dagegen spricht, seine Verwendung in der Luftfahrt weiter zu erforschen und zu entwickeln. Wenn man das gesamte Bild betrachtet und Umweltbilanz, Verfügbarkeit, technische Machbarkeit und notwendige Infrastruktur einbezieht, ist LNG die herausragende Alternative zum Kerosin. Die AIR-LNG GmbH Die AIR-LNG GmbH mit Sitz in Bonn gehört zur TGE Gruppe und damit zu einem der weltweit führenden Spezialanbieter ingenieurtechnischer Lösungen für Anlagen zur Herstellung, Lagerung und zum Transport verflüssigter Gase mit weltweit über 500 Mitarbeitern. Als Projektentwicklungsgesellschaft erforscht AIR-LNG in Demonstrationsprojekten und Machbarkeitsstudien mit unterschiedlichen Partnern die Möglichkeiten von LNG als langfristige Alternative zum Kerosin. Das Unternehmen vereint ingenieurtechnische Expertise in den Bereichen Flugzeugbau und Flüssiggas.

4 Was ist LNG? Die Abkürzung LNG steht für Liquefied Natural Gas, zu Deutsch also: verflüssigtes Erdgas. Bei der Herstellung von LNG wird fossiles oder aus Biogas gewonnenes Gas (hauptsächlich Methan) gereinigt und durch Kühlung auf ca. 160 Grad Celsius unter Null verflüssigt. Dieser Vorgang verbraucht, wie auch die Herstellung anderer Treibstoffe, Energie. Bei der gesamtenergetischen Betrachtung (Life Cycle), die diesen Umstand einbezieht, besetzt LNG einen der vorderen Plätze. Nur 10 bis 25 Prozent der im Gas vorhandenen Primärenergie wird für den Verflüssigungsprozess verbraucht. Im Vergleich dazu sind es bei GTL etwa 50 Prozent. Wasserstoff muss sogar mit einem Einsatz von über 100 Prozent der späteren Energieausbeute hergestellt werden. Nach der Verflüssigung hat LNG etwa die 600-fache Energiedichte gegenüber dem gasförmigen Zustand. Es ist daher besser zu transportieren als Erdgas und benötigt weniger Tankvolumen. Seine Energiedichte ist rund 15 bis 21 Prozent höher als die von Kerosin. Im Flugzeugtank muss also weniger Gewicht mitgeführt werden, um dieselbe Strecke zurückzulegen. Obwohl der LNG-Tank mehr Volumen benötigt und daher schwerer ist als ein konventioneller Tank, können auf diese Weise dennoch Treibstoff eingespart und Emissionen verringert sowie die Lärmbelastung reduziert werden. LNG steht als alternativer Flugzeugtreibstoff neben BTL der zweiten Generation, synthetischem Kerosin, Wasserstoff und weiteren. Durch die Möglichkeit, LNG aus Erdgas und aus Biomethan zu gewinnen, werden verschiedene Vorteile miteinander kombiniert. LNG ist sofort verfügbar, logistisch gut erschlossen und kann langfristig aus erneuerbaren Rohstoffen gewonnen werden. Neueste Testergebnisse an großvolumigen Dieselmotoren haben auf Anhieb eine NO X -Reduzierung von 90 Prozent erreicht. Alles deutet darauf hin, dass diese Ergebnisse auf Flugzeugturbinen übertragbar sind. Der Ausstoß von CO 2 kann so um bis zu 50 Prozent, die Emissionen von NO X um wenigstens 80 Prozent gesenkt werden. Die Zukunft liegt im so genannten Bio-LNG, das schon heute zunehmend zur Energiegewinnung produziert wird: So wurde 2008 in Deutschland in rund meist landwirtschaftlichen Betrieben Methangas erzeugt. Die Verstromung dieses Methangases ergab eine Leistung von MW, das entspricht einer Kapazität von zwei großen Kraftwerken.

5 Fliegen mit LNG: 2010 bis 2050 Jahr F&E Themen Erdgas / Biomethan 2010 Triebwerk-Brennkammer und Einspritzsysteme, Prüfstandnachweis für die Spezifizierung von Jet-LNG in der Luftfahrt; Untersuchung eines LNG-Tank- und Fuelsystems, Flugzeug- und Umrüstszenarien mit Gewichts- und Volumenermittlungen. 90 / 10 % LNG Boil-off Verwertung über APU und Brennstoffzellen Leistungsrechnungen von Dual-use-Fuel- Langstreckenflugzeugen und Untersuchung marktrelevanter Themen von LNG als Kraftstoff in der Luftfahrt Konzeption Dual-use-Fuel Langstreckenflugzeuge, Testflug 90 / 10 % Betankungsinfrastruktur, Lokale Produktionsstrukturen zur Erdgasverflüssigung Zulassung für Dual-use-Fuel Flugzeuge, Umrüstung im regulären D-Check 2020 Schrittweise Ausbau zum zweiten Haupttreibstoff und der Betankungsinfrastruktur 80 / 20 % Schrittweise Ausbau der Biogasproduktion 2050 LNG Haupttreibstoff im regulären Flugbetrieb 30 / 70 %