Von Jon Sindreu

NEW YORK (Dow Jones)--Hat der einst bei Autos für Furore sorgende Wasserstoff-Hype bei Flugzeugen bessere Aussichten? Das dürfte der Fall sein, aber wahrscheinlich nicht rechtzeitig, um die Emissionsziele der Luftfahrtbranche zu erreichen.

Das vergangene Jahr hat denjenigen Recht gegeben, die in Wasserstoff das Allheilmittel für eine saubere Zukunft der Luftfahrt sehen. Im vergangenen Herbst stellte der europäische Flugzeughersteller Airbus drei wasserstoffbetriebene Flugzeugkonzepte für das Jahr 2035 vor. Kürzlich erhielt das britische Startup Zeroavia im Rahmen einer Finanzierungsrunde in Höhe von 24 Millionen US-Dollar Unterstützung von British Airways. Auch das Unternehmen Universal Hydrogen, das vom ehemaligen Airbus-Manager Paul Eremenko geleitet wird, hat gerade erst 21 Millionen Dollar von Schwergewichten wie den Venture-Capital-Töchtern von Jetblue und Toyota erhalten. 


   Wasserstoff bei Pkws vom Batteriebetrieb abgehängt

Jahrzehntelang war Wasserstoff eine vielversprechende zukünftige Energiequelle für Pkws. Jetzt bevorzugen die meisten dieser Hersteller Batterien. Wasserstoff dagegen treibt die Hoffnungen als Antriebsquelle in Zügen und Lastwagen, wie es von Start-ups wie Nikola propagiert wird.

Die Luftfahrtbranche hat sich fest zum Ziel gesetzt, die Emissionen bis 2050 zu halbieren, was in etwa dem Pariser Abkommen von 2016 zur Begrenzung des Klimawandels entsprechen würde. Es wird erwartet, dass sich nur ein Drittel der Reduktion durch Verbesserungen bei Turbo-Rotorblättern und Flugzeugzellen erreichen lässt. Nachhaltige Kraftstoffe können eine Rolle spielen, aber die Produktionskapazitäten sind begrenzt, und die erschwinglichsten bleiben umweltbelastend.

Das anfängliche Interesse der Luftfahrt an der Elektrofahrzeug-Revolution verblasste, als die Führungskräfte erkannten, dass es nicht machbar ist, schwere Batterien über mehr als nur sehr geringe Reichweiten durch die Luft zu tragen. Wiederaufladbare Lithium-Ionen-Batterien liefern nur 9 Megajoule pro Kilogramm Gewicht (MJ/Kg), verglichen mit 40 MJ/Kg für Flugzeugtreibstoff.

Wasserstoff hingegen bringt es auf beeindruckende 140 MJ/Kg. Ermutigend ist, dass es sich um eine relativ ausgereifte Technologie handelt. Brennstoffzellen, die von Universal Hydrogen und Zeroavia zur Umrüstung von Leicht- und Regionalflugzeugen eingesetzt werden, kosten nach Schätzungen von Bernstein Research 40 Dollar pro Kilowatt, 68 Prozent weniger als 2006. Das ist teuer für ein Auto, aber nicht für ein Flugzeug. 


   Wasserstoff hat noch keinen Persilschein für Umweltfreundlichkeit

"Wir brauchen keine grundlegenden wissenschaftlichen Verbesserungen. Es ist ein technisches Problem", argumentiert Val Miftakhov, Gründer und Geschäftsführer von Zeroavia. Er hat im vergangenen Jahr erfolgreich ein sechssitziges Flugzeug getestet und hofft, bis zu den 2030er Jahren einen 100-Sitzer umrüsten zu können.

Wasserstoff ist noch keine umweltfreundliche Selbstverständlichkeit. Die Umwandlung von Strom in Wasserstoff und dann wieder in Strom ist ineffizient. Nur etwa 45 Prozent der Energie wird am Ende genutzt, verglichen mit 90 Prozent bei Batterien, schätzt der Weltenergierat. Außerdem sind nur 0,1 Prozent der weltweiten Wasserstoffproduktion kohlenstofffrei; der Großteil wird aus Erdgas und Kohle gewonnen. Dennoch gehen viele Analysten davon aus, dass "grüner" Wasserstoff in den nächsten fünf Jahren im Vergleich zu Kerosin preislich konkurrenzfähig sein wird, so dass er sich zu einer kommerziellen Option für Fluggesellschaften mausert.

Damit bleiben noch viele technische Herausforderungen. Nicht die gesamte Energie in den heutigen Prototypen stammt aus Wasserstoff. Das Flugzeug von Zeroavia benötigt eine Batterie, um während des Starts zusätzliche Energie zu liefern, zumindest im Moment. Universal Hydrogen setzt ebenfalls eine Batterie ein, sagt aber, dass diese bald eine kleinere Rolle spielen würde. Außerdem ist Wasserstoff energieeffizient in Bezug auf die Masse, aber nicht auf das Volumen: Er erfordert große Tanks, die Flugzeuge schwerer und weniger aerodynamisch machen würden, da der Treibstoff nicht einfach in den Flügeln gespeichert werden könnte, wie es jetzt der Fall ist.

Das größere Problem ist, dass die Dekarbonisierung von Regionaljets keine große Delle in den Kohlenstoff-Fußabdruck der Industrie macht. Sie stehen für 29 Prozent der Flüge, aber nur 7 Prozent der Emissionen, so der Internationale Beirat für sauberen Transport ICCT. 


   Vielleicht springen bald Airbus und Boeing mit auf den Zug auf

Der Grund, warum Universal Hydrogen 100 Millionen Dollar ausgibt, um ein umgerüstetes Regionalflugzeug bis 2025 zertifizieren zu lassen, ist nicht nur das Flugzeug selbst. Es liegt auch an der Notwendigkeit, die Investitionen in die Wasserstoffspeicherung, -verteilung und -betankung zu beschleunigen, die große Hürden für eine breitere Anwendung der Technologie bedeutet. Das Unternehmen hat pillenförmige Pods entwickelt, die sich leicht stapeln und transportieren lassen und sowohl als Speicherbehälter als auch als Gastank dienen.

Die Demonstration dieser Infrastruktur in Aktion bei regionalen Fluggesellschaften könnte Airbus und Boeing davon überzeugen, wasserstoffbetriebenen Ersatz für die 160-sitzigen A320neo und 737 Max zu entwickeln. Beide bilden das Rückgrat der weltweiten Flotte, so Eremenko. "Sie sind sehr risikoscheu, aber der Beweis, dass Passagiere fliegen, könnte den Ausschlag geben", fügt er hinzu.

Während Boeing-CEO David Calhoun öffentlich skeptisch war, ob Wasserstoff in der nächsten Generation von Schmalrumpfflugzeugen eine Rolle spielen würde, setzte sich sein Amtskollege bei Airbus, Guillaume Faury, während seiner Zeit beim französischen Autohersteller Peugeot für die Technologie ein und hat das Thema wieder aufgegriffen.

Doch die Brennstoffzellen, die derzeit im Testbetrieb laufen, dürften weder Airbus noch Boeing nützen, da sie sehr viel schwerer sein müssten, um größere Flugzeuge zu bewegen - zu schwer. Der A320-Ersatz, den Airbus vergangenes Jahr vorstellte, würde sich hauptsächlich auf einen traditionellen Motor verlassen, der Wasserstoff direkt verbrennt.

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May 14, 2021 10:15 ET (14:15 GMT)