Kondensstreifen der Zukunft auf der Spur
DLR unterstützt neues Testflugprogramm von Airbus und Tochterunternehmen Airbus UpNext zum CO2-emssionsfreien Fliegen.
Kondensstreifen entstehen als Folge von Flugzeug-Emissionen. Sie können als langlebige Eiswolken den Treibhauseffekt verstärken. Die Rußpartikel aus der Kerosinverbrennung wirken in der kalten Atmosphäre als besonders starke Kondensationskeime für die Wolkenbildung. Neue Triebwerkstechnologien und der Einsatz von nachhaltigen Treibstoffen bieten vielversprechende Ansätze, um die Klimawirkung von Kondensstreifen signifikant zu reduzieren. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt unterstützt dazu ein Airbus-Testflugprogramm, geführt von der Tochtergesellschaft Airbus UpNext, das erstmals Kondensstreifen untersucht, die von einem CO2-emissionsfreien Flugzeug mit Wasserstoff-Antrieb erzeugt werden. Im Rahmen des Projekts „Blue Condor“ sind Ende des Jahres 2022 und 2023 Testflüge in den USA geplant.
Für die Flugversuche kommen zwei Arcus-Segelflugzeuge, betrieben vom Perlan Projekt, zum Einsatz. Ein Segelflugzeug ist ausgestattet mit einem Wasserstoff-Jettriebwerk und das andere mit einem herkömmlichen kerosinbetriebenen Verbrennungsmotor. Um die Vergleichbarkeit der Daten zu gewährleisten, werden die Testflüge unmittelbar nacheinander unter denselben meteorologischen Bedingungen durchgeführt.
Das jeweilige Segelflugzeug wird von einer EGRETT, einem Höhenforschungsflugzeug, auf über neun Kilometer Höhe geschleppt. Dort zündet das Segelflugzeug sein zusätzliches Triebwerk. Die mit Messinstrumenten ausgestattete EGRETT übernimmt dann die Verfolgerrolle und durchfliegt den Kondensstreifen in enger Formation. Zusätzlich werden Emissionen des Abgasstrahls vermessen.
Ziel ist es, die mikrophysikalischen Eigenschaften von Wasserstoff-Kondensstreifen in der Atmosphäre erstmals zu messen. Die Daten helfen, die Bildung der Kondensstreifen aus Wasserstoff-Antrieben besser zu verstehen. So können Technologien entwickelt werden, die die Eigenschaften der klimawirksamen Wolken verändern und ihren Effekt weiter mindern. Airbus stellt das Wasserstoffsystem und Equipment, einschließlich des Verbrennungsmotors bereit und plant gemeinsam mit dem DLR die Flüge der Testmission. Für die Messungen und Datenanalyse ist das DLR-Institut für Physik der Atmosphäre verantwortlich.
Wasserstoff-Triebwerke stoßen überwiegend Wasserdampf und Stickoxide aus. Modelle zeigen, dass die Kondensstreifen daraus eine wesentlich geringere Klimawirkung haben könnten. Bei der Wasserstoffdirektverbrennung entstehen keine Partikel. Die Experten vermuten daher, dass die sich bildenden Eispartikel tendenziell größer sind und in geringerer Anzahl auftreten als bei Ruß-Emissionen. Sie regnen dadurch schneller aus, sodass die Kondensstreifen kurzlebig sind und nur noch geringfügig zur Erderwärmung beitragen. Konkrete Messdaten zu diesen komplexen Atmosphärenprozessen fehlen der Wissenschaft jedoch bisher.
Wenn sich die Modellannahmen bestätigen, könnte die Wasserstoff-Verbrennung die Luftfahrt der Zukunft revolutioneren. Genau hierfür sind Messungen in Reiseflughöhen nötig. Denn es ist nicht klar, ob die Modelle alle relevanten Prozesse abdecken. Auch aufgrund ihrer Zero-CO2-Emissionen bietet die Wasserstoff-Verbrennung signifikante Minderungspotenziale. Nur der erhöhte Ausstoß von Wasserdampf in die Stratosphäre könnte der vermindernden Klimawirkung dieser Kondensstreifen entgegenwirken und muss bei den Analysen berücksichtigt werden. Die Blue-Condor-Messflüge werden erstmals eine Datengrundlage für belastbare Aussagen zu den Kondensstreifen schaffen.
DLR / RK
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