Luftverkehr hat an den weltweiten CO₂-Emissionen einen Anteil von 3,1 Prozent. Der Verkehrsbereich macht insgesamt fast ein Viertel der globalen Emissionen aus, wobei der Großteil des CO₂ im Straßenverkehr emittiert wird. Die meisten Emissionen entstehen allerdings in den Bereichen Strom/Wärme und Industrie. Bezogen auf die gesamten CO₂-Emissionen weltweit in allen Bereichen, hat der innerdeutsche Luftverkehr einen Anteil von 0,007 Prozent.
In Deutschland hat der innerdeutsche Luftverkehr einen Anteil von 0,3 Prozent an den gesamten deutschen CO₂-Emissionen. Innerhalb Deutschlands trägt der Luftverkehr also nur marginal zu den CO₂-Emissionen bei, gerade im Vergleich zum Straßenverkehr, der auf 23,8 Prozent kommt.
Anders als im internationalen Luftverkehr wächst die Nachfrage im innerdeutschen Verkehr nicht – zwischen 2011 und 2019 ist die Zahl der Flüge um 16 Prozent zurückgegangen.
Klimaschutzstatistiken unterscheiden im Luftverkehr zwischen den Emissionen von inländischen Flügen (domestic) und den von einem Land abgehenden Flügen (international).
Während die inländischen Emissionen dem Pariser Abkommen unterliegen, werden die Emissionen des internationalen Luftverkehrs von der ICAO mit dem Klimaschutzinstrument CORSIA reguliert.
Der weltweite Luftverkehr (international und domestic) trägt zu 3,1 Prozent der weltweiten CO₂-Emissionen bei. Die Hälfte der weltweiten CO₂-Emissionen des Luftverkehrs stammen bisher aus sechs Staaten: USA, China, Großbritannien, Russland, Japan und Deutschland, wobei allein die USA ein Viertel der Emissionen ausmachen. Die andere Hälfte entfällt in Summe auf 187 Staaten. Die Nachfrage nach Luftverkehr wächst seit einigen Jahren aber besonders stark in und aus asiatischen Ländern.
Mit dem Pariser Abkommen wurden völkerrechtlich verbindliche Klimaziele beschlossen. Die EU hat sich verpflichtet, ihre CO₂-Emissionen bis 2030 um 55 Prozent zu verringern und bis 2045 vollständig klimaneutral zu sein. Diese Ziele werden in Europa folgendermaßen umgesetzt:
Im EU-ETS werden die Emissionen von europaweit rund 10.000 Anlagen der Energiewirtschaft und der energieintensiven Industrie sowie des innereuropäischen Luftverkehrs erfasst. Dieses marktbasierte Steuerungsinstrument stellt mittels Zertifikatehandel sicher, dass die CO₂-Emissionen der einbezogenen Wirtschaftsbereiche gegenüber dem Jahr 2005 insgesamt um 61 Prozent reduziert werden.
Für den internationalen Luftverkehr wurde bereits mit dem Kyoto-Abkommen vereinbart, dass Ziele und Instrumente zur CO₂-Reduktion auf internationaler Ebene unter dem Dach der ICAO geregelt werden sollen.
Dementsprechend wurde das CO₂-Bepreisungsinstrument CORSIA beschlossen, dessen Pilotphase am 1. Januar 2021 begonnen hat.
Für alle nicht in den Emissionshandel einbezogenen Wirtschaftsbereiche (Landwirtschaft, Gebäude, Verkehr/außer Luftverkehr) sollen die CO₂-Emissionen bis 2030 um 40 Prozent gegenüber 2005 sinken. Deutschland hat diese Ziele sektorscharf im Klimaschutzgesetz verankert.
Das Ziel der CO₂-Neutralität bis zum Jahr 2050 wird – trotz weiterem Verkehrswachstum – durch ein Bündel an sich ergänzenden Maßnahmen erreicht:
Verbesserungen in der Technologie: Durch neue Antriebssysteme, effizientere Triebwerke, leichtere Materialien und andere Fortschritte in der Luftfahrttechnik, kann es zu einer Reduktion der CO₂-Emissionen kommen. Je nach Szenario kann der Anteil dieser Maßnahmen an den notwendigen CO₂-Einsparungen bis 2050 zwischen 12 Prozent und 34 Prozent liegen.
Effizienter Betrieb: Durch Verbesserungen im Betrieb können 7 bis 10 Prozent der CO₂-Reduktion erreicht werden. Effizienzsteigerungen sind an allen Stellen des Luftverkehrsbetriebs möglich, in der Luft (z. B. Steigerung der Flugzeugauslastung), am Boden (z. B. Nutzung von Bodenstrom, Verkürzung des Rollens) und im Luftverkehrsmanagment (z. B. Vermeidung von Umwegen und Warteschleifen).
Alternative Flugkraftstoffe: SAF stellen den größten Hebel und die wichtigste Maßnahme für eine Senkung der CO₂-Emissionen dar. Da der Markthochlauf dieser Kraftstoffe einige Zeit in Anspruch nehmen wird und eine Verfügbarkeit in den benötigten Mengen erst spät zu erwarten ist, soll die Senkung von CO₂ durch Ausgleichsmaßnahmen (Offsets, mehr dazu ab S. 30) unterstützt werden. Bis 2050 sollen zwischen 53 und 71 Prozent der CO₂-Reduktion durch die Nutzung alternativer Flugkraftstoffe ermöglicht werden.
Kompensation: Das Mittel des CO₂-Ausgleichs durch marktbasierte Instrumente wird weiterhin eine Rolle spielen, um all jene CO₂-Emissionen zu kompensieren, die nicht durch technische Innovationen und verbesserte Verfahren zur Verbrauchsminderung oder durch den Ersatz fossilen Kerosins durch CO₂-neutrale Kraftstoffe vermieden werden können. Durch Kompensation werden die noch fehlenden 6 bis 8 Prozent CO₂-Ausstoß reduziert.
Luftverkehr ist im Wesentlichen ein grenzüberschreitender Verkehrsträger und unterliegt einem intensiven internationalen Wettbewerb. Damit unterscheidet er sich grundsätzlich vom Schienen- und Straßenverkehr.
Die Verschiebung von Passagierströmen auf Drehkreuze außerhalb der EU ist gleichbedeutend mit der Verlagerung von CO₂-Emissionen in Drittstaaten, so genanntem Carbon Leakage.
Verbrauch senken | Klimaneutral fliegen | CO2-Reduktion durch Bepreisung |
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Je größer das Flugzeug und je höher die Auslastung ist, desto weniger Flüge sind für den Lufttransport erforderlich. Ein wesentlicher Anteil des Passagierwachstums kann insofern mit einer besseren Auslastung in einer optimierten Flottenstruktur aufgefangen werden: Durch den Einsatz größerer Flugzeuge und eine erhöhte Auslastung konnte insbesondere im Kontinentalverkehr, wo die meisten Flüge durchgeführt werden, die Energieeffizienz pro transportiertem Passagier seit 2004 weiter verbessert werden.
Auch die Bündelung von Verkehrsströmen über Drehkreuze trägt zu einer effizienten Verkehrsabwicklung bei:
Im deutschen Luftraum wird es vermieden, Umwege zu fliegen. Durch effizientere Flugverkehrsführung konnte im Bereich der Deutschen Flugsicherung bereits seit 2010 die durchschnittliche Abweichung von der Ideallinie einer Flugstrecke in Deutschland um 31 Prozent reduziert werden – von 5,5 km im Jahr 2010 auf 3,8 km im Jahr 2019. Das ist weniger als die Länge der Startbahnen am Frankfurter Flughafen. Insgesamt wurden dadurch alleine im Jahr 2019 rund 71.500 Tonnen weniger CO₂ ausgestoßen.
EUROCONTROL erwartet, dass der europäische Luftverkehr von 11,1 Mio. Flügen im Jahr 2019 auf rund 12,5 Mio. Flüge im Jahr 2035 zunehmen wird – eine Steigerung um gut 15 Prozent. Dennoch soll die Umweltbelastung durch ein verbessertes Flugverkehrsmanagement, Flottenerneuerung und den Einsatz von SAF im selben Zeitraum um bis zu 25 Prozent sinken.
Gemäß SESAR Joint Undertaking, einer Initiative der EU unter Beteilung der Luftverkehrswirtschaft, würde sich bei jedem Flug durch innovative technologische und betriebliche Lösungen Treibstoff einsparen lassen:
Somit ließen sich bei jedem Flug bis zu 500 kg Treibstoff bzw. 1,6 Tonnen CO₂ einsparen. Das entspricht insgesamt einer Reduktion um 10 Prozent.
Um diese Effizienzsteigerung im gesamten europäischen Luftraum erreichen zu können, bedarf es folgender Maßnahmen:
Die deutschen Flughäfen leisten einen Beitrag zur Reduzierung von Emissionen am Boden. Zwischen 2010 und 2021 konnten die deutschen Flughäfen ihre CO₂-Emissionen bereits um 35 Prozent senken.
Hebel für die Emissionsreduktion sind unter anderem:
Auch für die Zukunft haben sich die Flughäfen Ziele gesetzt:
Ein Baustein beim Klimaschutz im Luftverkehr ist auch die Stärkung der Intermodalität insbesondere im innerdeutschen Verkehr. Dies ermöglicht es, Reisende zum Umstieg auf die Bahn zu bewegen. Wo immer es möglich ist, arbeiten Luftverkehrswirtschaft und Bahn daher zusammen. Hierfür ist es nötig, die Struktur des innerdeutschen Luftverkehrs zu berücksichtigen.
Der innerdeutsche Luftverkehr stand im Jahr 2019 für ca. 0,3 Prozent der CO₂-Emissionen in Deutschland. Der innerdeutsche Luftverkehr ist ein Bestandteil der nationalen Infrastrukturen für Fernreisen. In dieser Funktion bringt er Passagiere aus Deutschland zu den Drehkreuzen Frankfurt und München. Zudem verbindet er die deutschen Metropolen miteinander, insbesondere wenn die Distanz zwischen ihnen über 500 km beträgt. Dies ist häufig der Fall, weil sich die großen Ballungsräume eher am Rand Deutschlands befinden (Hamburg, Berlin, München, Köln/Düsseldorf). Somit erfüllt der innerdeutsche Luftverkehr zwei Funktionen:
In Folge der Corona-Pandemie hat sich die Verlagerung des innerdeutschen Luftverkehrs zum Bodenverkehr (Bahn / PKW) deutlich beschleunigt.
57 Prozent der innerdeutschen Passagiere sind Umsteiger, d. h. sie steigen in Frankfurt oder München auf einen internationalen Flug um (2022).
Für den Ersatz von innerdeutschen Zubringerflügen durch Bahnverbindungen bestehen im Wesentlichen folgende Angebote:
Lokalverkehr (in 2022: 43 Prozent des innerdeutschen Luftverkehrs)
Umsteigeverkehr (in 2022: 57 Prozent des innerdeutschen Luftverkehrs)
Um im Umsteigeverkehr Kunden zum Wechsel auf die Bahn zu bewegen, kommt es vor allem auf eine Stärkung der Intermodalität an. Im Aktionsplan BDL-DB AG sind dafür insbesondere folgende Handlungsfelder adressiert:
Sustainable Aviation Fuels (SAF), zu Deutsch nachhaltige Flugkraftstoffe, ist ein Oberbegriff für alle nachhaltig produzierten Kraftstoffe, die nicht auf fossilen Rohstoffen basieren. SAF können in der bestehenden Flotte bereits heute als Drop-in-Kraftstoff bis zu 50 Prozent beigemischt werden. Hierfür sind keine Anpassungen der Infrastruktur, des Flugzeugs oder des Triebwerks nötig.
SAF sind langfristig der wichtigste Hebel, um den Flugbetrieb CO₂-neutral zu gestalten. Gleichzeitig liefern sie auch einen wichtigen Beitrag zu Verringerung der Nicht-CO₂-Effekte des Luftverkehrs: Sie verbrennen sauberer als fossiles Kerosin und erzeugen daher
SAF lassen sich in zwei Kategorien unterteilen:
Bei der Verbrennung von Kraftstoffen in einem Flugzeugtriebwerk entsteht CO₂. Dies ist grundsätzlich auch bei erneuerbaren Kraftstoffen der Fall. Allerdings gelangt bei der Verbrennung von SAF nur so viel CO₂ in die Atmosphäre, wie dieser vorher entnommen wurde, z. B. für das Wachstum von Pflanzen, die später in Form von Biomasse zu Kraftstoff umgewandelt werden (biogenes SAF) oder durch künstliche CO₂-Abscheidung (PtL). Durch diesen Prozess wird kein zusätzliches CO₂ in die Atmosphäre ausgestoßen. Der in SAF enthaltene Kohlenstoff entstammt also dem natürlichen Kohlenstoffkreislauf. Daher ist die Verbrennung von SAF in der Bilanz CO₂-neutral.
Fossile Kraftstoffe dagegen werden aus Mineralöl hergestellt, das seit Jahrmillionen unter der Erde eingelagert war. Das bei der Verbrennung freiwerdende CO₂ war somit nicht mehr Teil des natürlichen Kohlenstoffkreislaufs sondern gelangt zusätzlich in die Atmosphäre.
Je nach verwendeten Rohstoffen und Produktionsprozess haben SAF gegenüber fossilem Kerosin eine CO₂-Einsparung über den gesamten Lebensweg von 80 bis 100 Prozent.
Um mögliche Flächenkonkurrenzen zu verhindern, ist die Nutzung von Anbaubiomasse, also Pflanzen, aus denen Nahrungs- und Futtermittel hergestellt werden können, für die Produktion von SAF nicht zugelassen. Die wichtigsten Rohstoffe für die SAF-Produktion sind aktuell:
Daneben sind auch fortschrittliche Biokraftstoffe zugelassen, die aber derzeit noch nicht in größerem Maßstab verfügbar sind. Die zugelassenen Rohstoffe sind in Annex IX a der Erneuerbaren Energien-Richtlinie der Europäischen Union aufgeführt. Es handelt sich dabei um eine Liste an verschiedenen Rest- und Abfallstoffen sowie Algen.
Power-to-Liquid (PtL) bezeichnet die Herstellung von flüssigen Kraftstoffen aus Strom, Wasser und CO₂. Daher werden PtL-Kraftstoffe auch strombasierte Kraftstoffe genannt. Für einen Beitrag zur Minderung der Treibhausgase ist entscheidend, dass für die Produktion von PtL erneuerbare Energien eingesetzt werden. Diese erneuerbaren Energiemengen müssen zusätzlich zu bereits bestehenden erzeugt werden, da sonst die Gefahr besteht, dass der vorhandene erneuerbare Strom für die PtL-Produktion genutzt wird. Dadurch entstünde eine Versorgungslücke, die mit fossil erzeugtem Strom aufgefüllt würde – das wäre schlecht fürs Klima.
Auch die CO₂-Quelle ist für die Treibhausgasbilanz entscheidend: CO₂-neutral kann PtL-Kerosin nur werden, wenn die CO₂-Quelle einen CO₂-Kreislauf mit der Atmosphäre ermöglicht, d. h. dass das CO₂ zuvor aus der Atmosphäre entnommen wurde. CO₂ kann entweder künstlich aus der Luft (Direct Air Capture) oder bei der Nutzung von Bioenergie (z. B. Biogas) abgeschieden werden.
Zusätzlich können mittelfristig unvermeidbare Emissionen der Industrie (z. B. eines Zementwerkes) eine CO₂-Quelle sein. Allerdings ist hier darauf zu achten, dass auch diese Emissionen langfristig eingespart werden müssen, um das Ziel der Klimaneutralität zu erreichen. Solange diese Emissionen aber (noch) nicht eingespart sind, ist es sinnvoll diese zu nutzen, anstatt sie ungenutzt auszustoßen.
Verkehrsflugzeuge fliegen in der Regel in einer Höhe von 10 bis 12 Kilometern. Die Atmosphäre ist in diesen Schichten der Atmosphäre sehr empfindlich. Die Triebwerke hinterlassen dort – in einer für unser Klima sehr wichtigen Region – Abgase und erzeugen je nach Temperatur auch Kondensstreifen. Diese entstehen, wenn Wasserdampf hinter den Triebwerken zu kleinen Wassertropfen kondensiert. Bei etwas höheren Temperaturen nimmt die Luft diese Feuchtigkeit einfach auf und die Kondensstreifen verschwinden nach kurzer Zeit wieder. Besonders kalte Luft von etwa -50 Grad Celsius aber – wie sie in größeren Flughöhen häufig vorherrscht – kann weniger Feuchtigkeit aufnehmen. Dann halten sich die Kondensstreifen oft mehrere Stunden lang, werden vom Wind verweht und bilden so zusätzliche Wolken.
Unter bestimmten Bedingungen können sich also aus Kondensstreifen allmählich künstliche Zirruswolken entwickeln.
Wie Zirruswolken wirken, hängt von verschiedenen Faktoren ab. Sie können wie ein Dunstschleier das Licht und die Wärme der Sonne davon abhalten, wieder von der Erde in den Weltraum zu entweichen. Dann verstärken sie den sogenannten Treibhauseffekt, der unser Klima aufheizt. Sie können aber auch die umgekehrte Wirkung haben: Die helle Oberfläche der Wolken reflektiert das Sonnenlicht so stark, dass ein Teil direkt wieder in den Weltraum abgestrahlt wird. Dann wirken die Kondensstreifen der Erwärmung entgegen. Beide Effekte treten in der Praxis auf. Langjährige Forschung hat gezeigt, dass Kondensstreifen in der Summe zu einer Erwärmung des Klimas beitragen.
Aktuelle Forschungsvorhaben, entwickeln Methoden zum zuverlässigen Vorhersagen von klimawirksamen Kondensstreifen und Maßnahmen, wie diese verhindert werden können, insbesondere durch eine geänderte Flugführung, durch die kritische Regionen umflogen werden.
Klassische Flugzeugantriebe basieren auf der Verbrennung von Kraftstoff in einem Düsentriebwerk.
Bei alternativen Antrieben soll ein grundsätzlich anderer Ansatz genutzt werden: Elektromotoren sollen für den Antrieb sorgen. Der dafür notwendige elektrische Strom kann entweder aus Batterien stammen oder durch eine Brennstoffzelle aus erneuerbarem Wasserstoff erzeugt werden.
Alternative Antriebe können einen wichtigen Beitrag dazu leisten, den Luftverkehr langfristig komplett CO2-neutral zu gestalten. Allerdings muss für ihre kommerzielle Nutzung noch Forschung und Entwicklungsarbeit geleistet werden.
Eine große technische Hürde ist die Speicherkapazität der Batterien und die damit einhergehende Gewichtszunahme des Flugzeugs: Batterien, die die notwendige Menge an Strom speichern können, sind viel zu schwer, um in einem mittleren bis großen Flugzeug eingesetzt zu werden. Deswegen können batterieelektrische Antriebe auf lange Sicht nur in kleineren Flugzeugen zum Einsatz kommen, die kurze Strecken fliegen.
Anders sieht es aus, wenn Wasserstoff genutzt wird, um an Bord des Flugzeugs elektrischen Strom in Brennstoffzellen zu produzieren. Durch die hohe Energiedichte des Wasserstoffs kann mehr Energie im Flugzeug mitgeführt werden und dadurch längere Strecken geflogen werden.
Da Wasserstoff bei normalen Temperaturen gasförmig ist, muss er stark komprimiert werden, damit eine ausreichende Menge ins Flugzeug passt. Dafür sind zylindrische Tanks erforderlich, die dem hohen Druck standhalten. Die Tanks können nicht wie bei herkömmlichem Kerosin in den Tragflächen mitgeführt werden. Das macht ein völlig neues Flugzeugdesign nötig.
Der Luftverkehr gehört zu den Sektoren, in denen es besonders schwierig und teuer ist, CO₂-Emissionen einzusparen oder zu reduzieren. Die verfügbaren technischen Maßnahmen (nachhaltige Kraftstoffe, alternative Antriebe) sind im benötigten Umfang nicht so schnell verfügbar, wie dies für die ambitionierten Klimaschutzziele erforderlich wäre. Um dennoch den nötigen Beitrag zum Klimaschutz zu leisten, wird – als Brücke bis zur technologisch möglichen CO₂-Neutralität – das Instrument der CO₂-Kompensation durch geeignete Bepreisungsinstrumente genutzt. Dies ermöglicht, die Emissionen, die durch das Fliegen verursacht werden, wieder auszugleichen: Die Menge an Treibhausgasen, die der Luftverkehr erzeugt, wird faktisch an anderer Stelle reduziert und diese Reduktion durch den Luftverkehr finanziert.
Für das Klima ist es nicht entscheidend, an welcher Stelle Treibhausgase ausgestoßen oder vermieden werden. Daher lassen sich Emissionen, die an einer Stelle verursacht wurden, auch durch eine Einsparung an einer anderen, weit entfernten Stelle ausgleichen. Gerade wenn und solange technisch die CO₂-Neutralität im Luftverkehr nicht realisiert werden kann, ist die Kompensation der deutlich effizientere Weg als die Investition in noch nicht weiterführende Technologien. Anders ausgedrückt: Für eine eingesetzte Menge Geld wird auf diesem Weg mehr Klimaschutz erreicht.
Typische Projekte, in denen CO₂-Einsparungen realisiert werden sind beispielsweise die Nutzung von erneuerbaren Energien, Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz oder Projekte zur Reduzierung oder dauerhaften Bindung von CO₂, etwa durch Aufforstung oder Wiedervernässung von Mooren.
Die CO₂-Bepreisung wird in verschiedenen Instrumenten umgesetzt:
Als Bepreisungsinstrument, das zur CO₂-Reduktion führt, nutzt die Europäische Union seit dem Jahr 2005 ein Emissionshandelssystem (EU-ETS). Seit 2012 ist auch der Luftverkehr einbezogen. Das bedeutet, dass jede Fluggesellschaft, die innerhalb Europas Flüge durchführt, für einen jährlich größer werdenden Teil der ausgestoßenen CO₂-Emissionen entsprechende Zertifikate kaufen muss.
Der EU-ETS funktioniert nach dem Prinzip des sogenannten „Cap & Trade“:
Steuer (Mio. Euro 2019) | Bahn (Fern) | Luftverkehr |
Strom- / Kerosinsteuer (innerdeutsch) | 28 | – |
Energiesteuer auf Diesel (11,1 Mio. Liter) | 5 | – |
Luftverkehrsteuer | – | 1.187 |
Mehrwertsteuer (Bahn auf Basis Außenumsatz)* | ca. 900 | 420 |
Summe | 933 | 1.607 |
Pro Fahrgast Bahn / Fluggast (Einsteiger) | 6,24 € | 12,86 €* |
Darüber hinaus ist Folgendes zu berücksichtigen:
Während der Luftverkehr die Infrastruktur, die Flugsicherung, die Sicherheitskontrollen und auch den Lärmschutz selbst finanziert, erhält die Bahn umfangreiche staatliche Mittel zum Ausbau und Erhalt der Infrastruktur und zur Lärmsanierung (2019: 12 Mrd. Euro) sowie zur Subventionierung des Regionalverkehrs (jährlich 8,4 Mrd. Euro).
* vor Erhöhung der Luftverkehrssteuer; im Jahr 2021 betrug die Steuerlast im Luftverkehr pro Person 15,08 € und 2,83 € im Bahnverkehr (bedingt durch die Mehrwertsteuersenkung von 19% auf 7%).