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Energieeffizienzreport 2013

Der deutsche Luftverkehr senkt kontinuierlich seine spezifischen CO2-Emissionen. 2012 erzielten die Fluggesellschaften mit 3,8 Litern Kerosin pro 100 Personenkilometer eine neue Bestmarke.

Mit dem vorliegenden Bericht Energieeffizienz und Klimaschutz 2013 stellt der BDL die aktuellen Kennzahlen, Strategien und Maßnahmen vor.

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Report zur Energieeffizienz in aktuellen Kennzahlen

Der Luftverkehr wird immer effizienter. Bereits seit vielen Jahren hat der Flugverkehr seinen Kerosinverbrauch vom Verkehrswachstum entkoppelt.

Die Luftverkehrsleistung hat sich in Deutschland seit 1990 mehr als verdreifacht. Der Kerosinbedarf ist im gleichen Zeitraum jedoch nur um 77 Prozent gestiegen. Der Kerosinbedarf ergibt sich aus der an deutschen Flughäfen getankten Menge Flugkraftstoff.

Die entsprechende Verkehrsleistung, für die dieses Kerosin verwendet wird, umfasst alle innerdeutschen Flüge sowie alle Flüge ab Deutschland. Der absolute Kerosinbedarf sinkt seit Jahren aufgrund zahlreicher Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz, aber auch zum Beispiel durch die Streichung von innerdeutschen Strecken.

Neuer Effizienzrekord mit 3,8 Litern

Seit 1990 haben die deutschen Fluggesellschaften ihren Treibstoffverbrauch pro Passagier und 100 Kilometer um 40 Prozent verringern können. 1990 benötigte ein Flugzeug noch durchschnittlich 6,3 Liter pro Passagier und 100 Kilometer. 2012 stellte die Flotte der deutschen Fluggesellschaften mit durchschnittlich 3,8 Litern Kerosin einen neuen Effizienzrekord auf. Berücksichtigt werden bei der Berechnung alle Passagierflüge von BDL-Fluggesellschaften inklusive der entsprechenden Tochterunternehmen.

Die deutschen Fluggesellschaften haben es im Jahr 2012 geschafft, 352 Millionen Liter Kerosin einzusparen. Damit können 6,2 Millionen Passagiere auf der Strecke Berlin – Mallorca transportiert werden.

Welche Faktoren bestimmen den Durchschnittsverbrauch?

Der jeweilige Verbrauch pro Flug variiert insbesondere entsprechend der Auslastung und der Flugstreckenlänge. So liegt der durchschnittliche Kerosinbedarf auf Kurzstrecken (< 800 km) bei fünf bis sieben Litern pro 100 Personenkilometer, auf Mittelstrecken (800 bis 3.000 km) bei 2,6 bis 4,3 Litern und auf Langstrecken (> 3.000 km) bei 2,6 bis 3,6 Litern pro 100 Personenkilometer. Zudem gilt, dass reine Touristikflüge niedrigere Verbrauchswerte aufweisen als Linienflüge. Bei diesen Flügen ermöglicht die langfristige Planung und Buchung der Reisenden die höhere Auslastung. Zudem kann das Flugzeug mit mehr Sitzreihen und damit Plätzen bestückt werden, weil Business-Class- und First-Class-Angebote entfallen.

CO2-Emissionen auf innerdeutschen Strecken

Die CO2-Emissionen auf deutschen Inlandsflügen konnten seit 1990 um 20 Prozent auf 1,84 Millionen Tonnen gesenkt werden – und das bei einem innerdeutschen Luftverkehrswachstum von 63 Prozent.

Anteil des globalen Luftverkehrs an den weltweiten CO2-Emissionen sinkt seit zehn Jahren

Auch weltweit verbessert der Luftverkehr seit Jahren seine Energieeffizienz und konnte dadurch seit 1990 den Ausstoß von 4,5 Milliarden Tonnen CO2-Emissionen verhindern. Dies entspricht den jährlichen CO2-Emissionen ganz Europas. Trotz erheblicher Wachstumsraten sinkt der Anteil des Luftverkehrs an den weltweiten CO2-Emissionen seit Jahren und lag im Jahr 2010 bei 2,45 Prozent.

Kerosinverbrauch aus Eigeninitiative gesenkt

Der Luftverkehr erreicht seine Treibstoffreduktion ohne staatliche Grenzwerte oder andere regulative Eingriffe. Die Fluggesellschaften streben schon aus eigenem Antrieb einen möglichst geringen Kerosinverbrauch für ihre Flotten an. Denn die Kosten für Öl und damit für Kerosin bilden seit Jahrzehnten einen der größten Kostenfaktoren der Fluggesellschaften.

Hierauf entfällt heute bereits etwa ein Drittel der gesamten Aufwendungen im Betrieb einer Fluggesellschaft. 2013 müssen die Luftverkehrsgesellschaften weltweit voraussichtlich rund 164 Milliarden Euro für ihren Treibstoffbedarf aufbringen und damit fünf Mal mehr als noch vor zehn Jahren.

Forschungsbedarf über die Klimawirkung

Über die Klimawirkung von CO2 gibt es bereits wissenschaftlich fundierte Erkenntnisse. Zu anderen möglichen Klimawirkungen des Luftverkehrs, die zum Beispiel aus der Bildung von Zirruswolken entstehen können, besteht dagegen noch umfassender Forschungsbedarf.

Ebenso ist die wissenschaftliche Aussagekraft des sogenannten Radiation Forcing Index (RFI) zweifelhaft, wenn er zur Berechnung der Klimawirkung eines Fluges herangezogen wird.

Die Klimawirkung des Luftverkehrs ist abhängig von den oben dargestellten Emissionen und Reaktionen in der Atmosphäre sowie von ihrer Verweildauer und geografischen Ausbreitung.

Um Klimaschutz wirksam zu betreiben, sind verlässliche Prognosen über die Entwicklung des zukünftigen Klimas von zentraler Bedeutung. Zur Verbesserung der dafür notwendigen Klimamodelle ist ein steter Vergleich zwischen Theorie und Wirklichkeit notwendig. Lufthansa unterstützt entsprechende Projekte seit Jahren. Aktuell beteiligt sich die Fluggesellschaft im Rahmen des EU-Projektes IAGOS daran, ein System zur Beobachtung der Erdatmosphäre aufzubauen.

Branchenziele und Vier-Säulen-Strategie

Bereits 2009 haben sich Fluggesellschaften, Flugzeughersteller und Flughäfen weltweit auf konkrete Klimaschutzziele geeinigt.

Weltweite Vorgaben werden von deutschen Fluggesellschaften mehr als erfüllt

Die weltweite Luftfahrt hat sich folgende Meilensteine gesetzt:

  • Bis 2020 soll die Luftfahrt ihre Energieeffizienz um 1,5 Prozent pro Jahr steigern – Deutschlands Passagier-Fluggesellschaften erzielen bereits seit 1990 einen jährlichen Effizienzgewinn von durchschnittlich 2,3 Prozent.
  • Ab 2020 soll der Luftverkehr unter anderem durch den Einsatz marktbasierter Instrumente CO2-neutral wachsen – auf innereuropäischen Strecken unterliegen die Fluggesellschaften seit 2012 dem EU-Emissionshandel, die Zielvorgabe wird damit in Deutschland schon erreicht.
  • Bis 2050: Gegenüber dem Jahr 2005 sollen die Netto-CO2-Emissionen der Luftfahrt um 50 Prozent sinken, obwohl das Verkehrsaufkommen kontinuierlich steigen wird.

Vier-Säulen-Strategie weist den Weg

Grundlage für die globalen Klimaschutzaktivitäten des Luftverkehrs ist eine Vier-Säulen-Strategie, die die internationale Luftverkehrsbranche schon 2007 verabschiedet hat:

  • Erstens treiben insbesondere Flugzeug- und Triebwerkshersteller technische Innovationen rund um das Fluggerät voran. Hinzu kommt der verstärkte Einsatz von nachhaltigen alternativen Flugkraftstoffen.
  • Zweitens steigern Fluggesellschaften und Flughäfen die Effizienz operativer Prozesse von der Flugplanung über Flugverfahren bis hin zur Energieversorgung.
  • Drittens ist das Engagement der Politik gefordert, eine effiziente und nachhaltige Infrastruktur – am Boden und in der Luft – zu gewährleisten. Hierzu zählt der bedarfsgerechte Ausbau der Flughäfen ebenso wie die Etablierung eines effizienten einheitlichen europäischen Luftraums.
  • Viertens können marktbasierte Instrumente das CO2-neutrale Wachstum ermöglichen. Diese Instrumente müssen global für den Luftverkehr gelten, um Wettbewerbsverzerrungen zu vermeiden sowie administrativ einfach umzusetzen sein.

Forschen für noch mehr Ökoeffizienz

Forschung und Entwicklung sind unerlässlich, um die ehrgeizigen Ziele zu erreichen. Internationale Kooperationen spielen hierbei eine wesentliche Rolle. So investieren Europas Luftfahrtindustrie und die Europäische Union im Rahmen der Technologie-Initiative Clean Sky II zwischen 2014 und 2020 insgesamt 3,6 Milliarden Euro in die Entwicklung neuer ökoeffizienter Technologien. Zu den Partnern zählt das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), das aktuell den sogenannten Technology Evaluator leitet. Ziel ist es, die Wechselwirkung verschiedener Komponenten wie Triebwerke, Rumpf und Tragflächen zu simulieren. So sollen später emissionsärmere Flugzeuge entstehen.

Hersteller: Triebwerke, Aerodynamik und Gewicht im Fokus

Jede neue Flugzeuggeneration senkt den Treibstoffbedarf um rund 20 Prozent. Wesentliche Einsparmöglichkeiten gibt es bei Antrieben, Aerodynamik und Gewicht. Allein die deutschen Fluggesellschaften haben derzeit insgesamt 275 verbrauchsärmere Flugzeuge zum Listenpreis von 27 Milliarden Euro bestellt.

Effizienzgewinn durch neueste Triebwerkstechnik: 15 Prozent

Seit Jahrzehnten sind der sogenannte Fan und die Niederdruckturbine auf einer gemeinsamen Achse montiert. Der Wirkungsgrad des Triebwerks kann jedoch erheblich verbessert werden, wenn diese beiden Elemente in ihrem individuell optimalen Drehzahlbereich arbeiten. Durch Einsatz eines Getriebes hinter dem Fan haben nun MTU und Pratt & Whitney mit dem Getriebe im Triebwerk ein effizienzsteigerndes Konstruktionsprinzip in die Realität umgesetzt, welches die CO2-Emissionen um 15 Prozent senkt. 2012 wurden mehrere Testflüge mit dem neuen Triebwerk erfolgreich durchgeführt. Zum Einsatz kommt es unter anderem beim Airbus A320neo.

Effizienzgewinn durch Sharklets: 3,5 Prozent

Erhebliches Potenzial bieten auch Verbesserungen bei der Aerodynamik. Beispiel Sharklets: Die 2,4 Meter hohen gebogenen Flügelspitzen der neuesten Generation reduzieren den Treibstoffverbrauch um rund 3,5 Prozent. Zum Einsatz kommen sie bei der Airbus A320-Familie und deren Nachfolgefamilie A320neo. Die deutschen Fluggesellschaften haben hiervon 70 Flugzeuge bestellt. Die Sharklets können auch bei einigen älteren Flugzeugen nachgerüstet werden.

Effizienzgewinn durch Lightweight-Container: Tausende Tonnen Kerosin jährlich

Je schwerer ein Flugzeug, desto mehr Energie muss für den Flug aufgewendet werden. Entsprechend arbeiten Flugzeughersteller und -ausrüster daran, durch den Einsatz modernster Werkstoffe Gewicht zu reduzieren. Lufthansa Cargo tauscht aktuell mehr als 5.000 Aluminium-Container durch sogenannte Lightweight-Container aus. Die Gewichtersparnis beträgt jeweils 13 Kilogramm, wodurch die CO2-Emissionen pro Jahr insgesamt um 6.800 Tonnen reduziert werden. Allein dies entspricht beispielsweise der Emission von 50 Flügen von Frankfurt nach Dakar mit einer Boeing MD-11.

Perspektivisch: CO2-Standards für mehr Transparenz

Bis dato können die Effizienzgrade der einzelnen Flugzeuge oftmals nur unzureichend miteinander verglichen werden. Hier steuert die UN-Luftfahrtorganisation ICAO gegen. Anfang Februar 2013 wurde das technische Konzept für einen weltweit gültigen CO2-Standard für Flugzeuge abgesegnet. Die Verbrauchswerte können dadurch künftig schon bei der Kaufentscheidung optimal miteinander verglichen werden.

Fluggesellschaften: Höhere Auslastung, direktere Flugstrecken

Fluggesellschaften und Flugsicherungsorganisationen arbeiten daran, die einzelnen Flüge möglichst energieeffizient zu gestalten. Auslastung und Routenführung zählen zu den wesentlichen Stellschrauben.

Neuer Auslastungs-Spitzenwert

Auf Basis komplexer Preis- und Kapazitätsmanagement-Modelle optimieren die Fluggesellschaften die Auslastung ihrer Flugzeuge. Dies ist unerlässlich für einen wirtschaftlichen Betrieb und reduziert zugleich den durchschnittlichen Verbrauch pro Passagier. Die Auslastung der Flotten erreichte 2012 weltweit mit 79,2 Prozent ein Rekordergebnis. Mit 80,2 Prozent übertraf der Flugverkehr in Deutschland diesen Durchschnittswert sogar noch. Zum Vergleich: ICE-Züge sind in Deutschland zu 47 Prozent ausgelastet, Pkws erreichen mit durchschnittlich etwa 1,5 Personen an Bord einen Wert von rund 30 Prozent.

Umwege minimieren

2012 lag die durchschnittliche Abweichung vom kürzesten möglichen Streckenflug zwischen zwei Flughäfen im deutschen Luftraum bei 3,6 Prozent. Wesentlicher Grund für diese nahezu ideale Streckenführung ist die sogenannte zivil-militärische Integration, verwirklicht von der Deutschen Flugsicherung(DFS). Dabei wird die exklusive Nutzung deutscher Lufträume für militärische Übungen zeitlich auf ein Mindestmaß reduziert, um dem zivilen Luftverkehr optimale Routen anbieten zu können.

Darüber hinaus bieten modernste Satellitenanwendungen weitere Streckenoptimierungen:

  • Lufthansa Cargo hat in den vergangenen Monaten ihre komplette Frachterflotte mit dem Satellitenkommunikationssystem SATCOM ausgestattet, welches auch in entlegenen Gebieten eine Erreichbarkeit und dadurch die direkte Streckenführung ermöglicht. Aus Fernost verkürzt sich zum Beispiel zwischen dem chinesischen Guangzhou oder Hongkong und dem kasachischen Almaty die Flugzeit um rund 30 Minuten. Allein auf dieser Strecke reduzieren sich dadurch bei wöchentlich zehn Flügen die jährlichen CO2-Emissionen um etwa 6.300 Tonnen.
  • Europäische Flugsicherungsorganisationen, Fluggesellschaften und Flughäfen erproben derzeit ein sogenanntes vierdimensionales Flugroutenmanagement-System. Damit wird exakt berechnet, welche Zeit für die verschiedenen Vorgänge wie zum Beispiel dem Rollen am Boden oder dem Gleitflug benötigt wird. Auch der Wettereinfluss wird zeitlich berücksichtigt. Die Software berechnet auf dieser detaillierten Grundlage den optimalen Startzeitpunkt des Flugzeugs. Am Zielflughafen können dadurch Warteschleifen in der Luft vermieden werden. Die Flüge werden also effektiver organisiert, weniger Kerosinbedarf ist die Folge.

Flughäfen: Optimierte Betriebsabläufe, moderne Beleuchtung

Auch am Boden besteht weiteres Potenzial zur Reduzierung der CO2-Emissionen. Deutschlands Flughäfen zählen dabei im internationalen Vergleich zu den Innovationstreibern.

Reduktionsstrategie systematisch umsetzen

Die sogenannte Airport Carbon Accreditation ist ein vom Dachverband der europäischen Flughäfen ACI initiierter Prüf- und Zertifizierungsstandard für das Management von Treibhausgasemissionen. Seit mehreren Jahren erstellen Flughäfen dafür eine Bilanzierung der CO2-Emissionen des Flughafens und ermitteln dann systematisch Einsparpotenziale. Zielsetzungen und Maßnahmen zur Reduzierung von CO2 werden regelmäßig extern überprüft.

Abfertigungsprozesse besser koordinieren

Die Abfertigung von Flugzeugen ist ein komplexer Prozess, an dem Fluggesellschaften, Flughäfen, Bodenabfertigungsdienste und Flugsicherung beteiligt sind. Das sogenannte Airport Collaborative Decision Making (Airport CDM) ermöglicht die Vernetzung der jeweils benötigten Daten. Vorteil: Einzelne Arbeitsschritte können besser aufeinander abgestimmt und so energieintensive Wartezeiten an der Startbahn vermieden werden. Jährlich können dadurch an Flughäfen der Größe Münchens 3,75 Millionen Liter Kerosin eingespart werden. Im Mai 2013 wurde das System europaweit an sechs Flughäfen angewendet, darunter an drei deutschen Standorten.

Beleuchtung austauschen

Zu den großen Effizienzstellschrauben zählt die Beleuchtung. So ersetzen mehrere Flughäfen ihre herkömmlichen Beleuchtungen durch verbrauchsarme Light Emitting Diodes (LED). Die Energieeinsparung liegt entsprechend eines Praxistests in Frankfurt bei 80 Prozent. Die Flughäfen Frankfurt und München erwarten vom Wechsel zu LED-Lampen eine CO2-Reduktion um mehrere Tausend Tonnen pro Jahr.

Flugsicherung: Energieeffizienz im Streckenflug

Direkte Flugwege sparen nicht nur Kosten für Kerosin, sie vermeiden auch zusätzliche CO2-Emissionen.

Erreichte Fortschritte

Die DFS hat bereits im Jahr 1993 durch die zivilmilitärische Integration einen Weg beschritten, der seither einen nahezu direkten Streckenflug innerhalb des deutschen Luftraums ermöglicht. So stehen der zivilen Luftfahrt die für militärische Übungen gesperrten Lufträume immer dann zur Verfügung, wenn diese nicht benötigt werden. Dadurch können Flüge wesentlich effizienter und ohne Umwege abgewickelt werden.

Zusammenarbeit statt Zersplitterung

Seit Jahrzehnten aber ist die europäische Flugsicherung national organisiert. Eine grenzübergreifende Flugroutenoptimierung konnte zum Teil nur schwer vorgenommen werden: Auf einigen grenzübergreifenden Flugrouten mussten beispielsweise aufgrund von militärischen Luftraumsperrungen längere Flugwege in Kauf genommen werden. Zusätzliche Emissionen und Kosten waren die Folge.

Zur Lösung soll ein einheitlicher europäischer Luftraum gebildet werden, in dessen Rahmen sich Europas 27 Flugsicherungen nun in neun Funktionalen Luftraumblöcken (Functional Airspace Blocks, FABs) organisieren. Ein Ziel der intensiven Zusammenarbeit ist, den Fluggesellschaften optimale Flugstrecken zu ermöglichen und die CO2-Emissionen der europäischen Luftfahrt um bis zu 12 Prozent zu senken. So wurden in diesem Rahmen bereits 115 grenzüberschreitende direkte Nachtflugverbindungen geschaffen, mit denen pro Jahr rund 3,3 Millionen Kilometer beziehungsweise 10.800 Tonnen Kerosin gespart werden können.

Für einen effizienteren europäischen Flugsicherungsraum bedarf es neben dem Engagement der Flugsicherungsorganisationen jedoch eines neuen, beherzteren Kooperationswillens der EU-Mitgliedstaaten und der militärischen Institutionen.

Innovationskonzepte: Alternative Flugkraftstoffe und Antriebe

Biokraftstoffe stellen ihre Leistungskraft auch im Luftfahrtsektor unter Beweis. So hat Lufthansa als erste Fluggesellschaft weltweit eine Alternative zu fossilem Kerosin im regulären Flugbetrieb eingesetzt.

Auf dem Weg zur Marktfähigkeit

Von Juli bis Dezember 2011 wurde ein Airbus-321-Triebwerk zwischen Hamburg und Frankfurt zu 50 Prozent mit nachhaltigem Biokraftstoff angetrieben. Die CO2-Einsparungen betrugen bei täglich acht Flügen im Versuchszeitraum etwa 1.500 Tonnen. Über 30 Unternehmen und Institutionen der Biokraftstoff- und Luftfahrtindustrie sowie der Wissenschaft arbeiten unter dem Dach der deutschen Biokerosininitiative aireg (Aviation Initiative for Renewable Energy in Germany) daran, die Marktfähigkeit von Biokraftstoffen zu forcieren. Ihr Ziel: Bis 2025 soll an deutschen Flughäfen zehn Prozent des Flugkraftstoffbedarfs aus alternativen Quellen gedeckt werden.

Rohstoffe: Nachhaltigkeit als zentrales Kriterium

Herstellung und Einsatz alternativer Kraftstoffe müssen strengen Nachhaltigkeitskriterien gerecht werden. Ein besonderes Augenmerk liegt auf der sogenannten Tank-Teller-Konkurrenz: aireg bekennt sich dazu, dass die Bereitstellung der notwendigen Rohstoffe die Produktion von Lebens- und Futtermitteln nicht verdrängen darf.

Aus diesem Grund erforschen die aireg-Partner insbesondere solche Rohstoffe, deren Produktion möglichst wenig Fläche beansprucht, wie beispielsweise Algen. Zudem prüft die Initiative zum Beispiel gemeinsam mit der deutschen Entwicklungspolitik, inwieweit der Anbau von Jatropha für die Weiterverarbeitung zu Biokraftstoff lokale Wirtschaftsstrukturen in Entwicklungsländern stärken kann. Die Jatropha-Pflanze wurde unter anderem deshalb gewählt, weil sie für Mensch und Tier ungenießbar ist und auf Böden gedeiht, die nicht für die Nahrungsmittelproduktion geeignet sind.

Marktfähigkeit sichern

Alternative Kraftstoffe können heute noch nicht zu wettbewerbsfähigen Kosten hergestellt werden. Während der Preis für herkömmlichen Jet-A1-Flugkraftstoff bei 958 US-Dollar pro Tonne liegt, müssen für sogenannten HEFA-Biokraftstoff über 1.300 US-Dollar gezahlt werden. Wesentliche Faktoren sind dabei die Rohstoff- und Produktionskosten. Um alternative Kraftstoffe marktfähig zu machen, sind langfristig stabile Rahmenbedingungen entlang der gesamten Wertschöpfungskette und eine Massenproduktion notwendig. Die staatliche Förderpolitik muss sicherstellen, dass alternative Kraftstoffe wettbewerbsneutral produziert werden können.

Flugzeugkonfiguration der Zukunft

Während Biokraftstoffe bei entsprechender Verfügbarkeit und Wirtschaftlichkeit schon heute technisch einsetzbar wären, weisen langfristig vollkommen neue Flugzeugkonfigurationen den Weg. So erstellt das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) Studien zu energieeffizienten Flugzeugen im Jahr 2040. Vielversprechend ist die Entwicklung sogenannter Blended Wing Bodies: Dank optimaler Aerodynamik werden Energieaufwand und CO2-Emissionen reduziert. Besonderes Potenzial weisen dabei die Oberflächen des neuen Flugzeugtyps auf, die in Zukunft sogar eine solar- und brennstoffzellenbasierte Energieversorgung ermöglichen könnten.

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