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Aus: Ausgabe vom 04.07.2024, Seite 12 / Thema
Luftfahrt

Fliegende Zigarren

Flugzeuge sind energieintensiv und setzen viel Kohlendioxid frei. Eine Alternative sind Zeppeline. An einer neuen Generation der Luftschiffe wird längst gearbeitet
Von Wolfgang Pomrehn
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Zeppeline werden heutzutage meist für Rundflüge genutzt, wie hier auf dem Flughafen Essen/Mülheim. Das aber könnte sich bald ändern

Als vor einigen Jahren die Klimajugendbewegung Fridays for Future sich wie ein Lauffeuer um den Planeten verbreitete und das Thema Klimakrise hierzulande und in vielen anderen Ländern endlich ins Bewusstsein einer breiteren Öffentlichkeit brachte, machte auch der Begriff der Flugscham die Runde. Besonders in den skandinavischen Ländern begannen viele Menschen, ihr häufiges Fliegen zu reflektieren. Einige entschieden sich gar, ganz darauf zu verzichten, andere versuchten, es zumindest zu reduzieren. Aufmerksamkeit erregte der Fall des italienischen Sozialwissenschaftlers Gianluca Grimalda, der im vergangenen Oktober von seinem Arbeitgeber, dem Kieler Institut für Weltwirtschaft, gekündigt wurde, weil er sich weigerte zu fliegen. Seit mehr als zehn Jahren fliegt Grimalda nicht mehr und lebt damit vor, dass, Zeit und Geld vorausgesetzt, auch Fernreisen möglich sind, ohne ein Flugzeug zu besteigen. In seinem Fall ging es um eine Forschungsreise von Kiel nach Papua-Neuguinea, wo er auf der Insel Bougainville untersuchte, wie die Menschen mit den Folgen des Klimawandels zurechtkommen.

Tatsächlich steht der Luftverkehr seit vielen Jahrzehnten nicht im besten Ruf, denn viele Menschen in der Nachbarschaft von Flughäfen leiden unter dem teils gesundheitsschädigenden Lärm und auch unter erheblicher Feinstaubbelastung durch Flugzeuge, wie kürzlich Messungen des Bundes Naturschutz am Münchner Flughafen gezeigt haben.

Schon in den 1960er und 1970er Jahren gab es in Tokio erhebliche und zeitweise extrem militante Proteste gegen den Bau des dortigen Flughafens. Bis zu 100.000 Menschen gingen auf die Straße. Anwohner, die von ihrem Land vertrieben werden sollten, lieferten sich schwere Straßenschlachten mit der Polizei. Kurz vor der endgültigen Fertigstellung zertrümmerten Flughafengegner im März 1978 die Einrichtung des Towers und verzögerten noch einmal die Inbetriebnahme. Einige Jahre später gab im Westdeutschland der frühen 1980er Jahre der Bau der Startbahn West des Frankfurter Flughafens Anlass zu anhaltenden Massenprotesten, verbunden mit massiver Polizeigewalt. Zuletzt erlebte Frankreich jahrelange hartnäckige und teils militante Proteste gegen einen Großflughafen im Nordwesten des Landes, die letztlich trotz erheblicher Repression Anfang 2018 erfolgreich waren.

Klimakiller zu Luft

Mit ein Grund dafür dürften die wachsenden Sorgen einer Mehrheit der Bevölkerung wegen der sich anbahnenden Klimakrise gewesen sein, an der auch der Luftverkehr seinen Anteil hat. Immerhin 2,1 bis 2,5 Prozent der global in die Luft geblasenen Treibhausgase gehen auf das Konto der Luftfahrt. Künftig könnten es noch mehr werden, denn das Verkehrsaufkommen in der Luft nimmt sehr rasch zu. Von 2009 bis vor dem durch die Pandemie bedingten Einbruch 2019 stieg die Zahl der beförderten Passagiere von 2,25 auf 4,46 Milliarden, wie den Statistiken der Weltbank zu entnehmen ist. Das Flugzeug ist mit Abstand das energieintensivste Verkehrsmittel. Außerdem ist das beim Verbrennen von Kerosin freigesetzte Treibhausgas Kohlendioxid nicht das einzige Klimaproblem. Der Beitrag des Luftverkehrs zum vom Menschen gemachten Treibhauseffekt wird noch einmal verdoppelt, wenn die Auswirkungen der Kondensstreifen eingerechnet werden. Diese sind, wie auch die hohen Schleierwolken, einerseits für das einfallende Sonnenlicht weitgehend durchlässig, schirmen aber andererseits die vom Erdboden und den unteren Atmosphärenschichten ausgehende Infrarotstrahlung sehr effektiv ab. Die Treibhausgase wirken ganz ähnlich, nur dass sie für das menschliche Auge unsichtbar und in der Atmosphäre gut verteilt sind.

Aber was tun? Nicht jeder hat Zeit und Geld, um mit dem Zug nach China oder dem Frachter nach Papua-Neuguinea zu fahren. Für den wohlhabenderen Teil der Weltbevölkerung ist das Flugzeug einfach zu verlockend, wenn es gilt, große Strecken zurückzulegen. Immerhin hat inzwischen die Suche nach klimaschonenden Alternativen für Luftfracht und Fernreisen begonnen. Mancher träumt noch davon, Flugzeuge weiter mit synthetischen Kraftstoffen oder Wasserstoff fliegen zu lassen. Doch diese würden ebenso wie Kerosin Kondensstreifen erzeugen, wären also bestenfalls eine halbe Problemlösung. Vielversprechender erscheint da das gute alte Luftschiff, dem sich eine wachsende Gemeinde von Enthusiasten und neuen Unternehmen verschrieben hat.

Hierzulande denken viele beim Thema Luftschiffe zuerst an das vor gut 20 Jahren gescheiterte Cargolifter-Projekt. Weniger bekannt sind die relativ kleinen Zeppeline NT der ZLT Zeppelin Luftschifftechnik, die seit Beginn des Jahrtausends hauptsächlich für touristische Rundflüge über der Bodenseeregion und seit Mai 2024 auch über Nordrhein-Westfalen genutzt werden. Maximal 15 Passagiere kann das 75 Meter lange Gefährt aufnehmen. Das Unternehmen hat bereits einige Exemplare in die USA, ins südliche Afrika und nach Frankreich verkauft, hegt jedoch keinerlei Pläne, an alte Traditionen anzuknüpfen und wieder Großschiffe für Fernreisen zu bauen.

Dabei haben Luftschiffe gegenüber Flugzeugen viele Vorteile. Sie sind nicht nur leiser und benötigen keine Landebahnen. Vor allem müssen sie keine oder kaum Energie aufwenden, um in der Luft zu bleiben. Ein Traggas sorgt für den notwendigen Auftrieb. Aerostatik wird das in der Fachwelt genannt. Es gibt auch hybride Konzepte, bei denen eine Mischung aus aerostatischem und aerodynamischem Auftrieb zur Anwendung kommt. Wie die alten Zeppeline benötigen moderne Varianten ein Skelett aus Trägern und Streben. Ganz anders übrigens als die oft zu Werbezwecken eingesetzten sogenannten Blimps, die nur eine sehr geringe Traglast haben und nichts als zigarrenförmige Ballons sind.

Steigende Nachfrage

Noch ist weltweit die Zahl dieser neuen starren und halbstarren Luftschiffe überschaubar. Linienflüge für Passagiere oder schwebende Schwerlasttransporte sind Zukunftsmusik. Doch womöglich nicht mehr lange. Diverse Unternehmen entwickeln derzeit Vorstudien und erste Prototypen, bemühen sich um Luftfahrtzulassungen und bauen Fertigungskapazitäten auf. Manche stehen nach eigenem Angaben kurz vor Beginn der Serienproduktion. Zuletzt kündigte im Dezember 2023 die französische Firma Flying Whales an, ein weiteres Werk für seinen LCA60T in den Vereinigten Arabischen Emiraten errichten zu wollen. Ab 2027 soll die Produktion dort starten.

Doch Flying Whales ist nur eines von zahlreichen Unternehmen, das schon bald neue Luftschiffe bauen will. In Großbritannien, Israel, Russland, den USA und China wird ebenfalls an der Renaissance der Giganten der Lüfte gearbeitet. Aus Fernost kam kurz vor Weihnachten die Nachricht, dass in China ein kleines Luftschiff, das AS700, in der Größe mit dem 75 Meter langen deutschen Zeppelin NT vergleichbar, eine Zulassung bekommen hat. Inzwischen gibt es 18 Vorbestellungen, und die ersten Exemplare sollen noch vor Jahresende ausgeliefert werden, berichtete im April China Daily. Allerdings ist das AS700 wie der deutsche Zeppelin nur für Rundflüge und ähnliches gedacht. Anders als bei Zeppelin scheint der Hersteller, Chinas staatlicher Flugzeugbauer AVIC, aber größere Pläne zu haben. Schon ist die Rede von Massenfertigung und der Ausrüstung mit Küchen und Toiletten, so dass offensichtlich an längere Flüge und größere Nachfolgeschiffe gedacht wird.

Auch von Lastentransport ist die Rede, aber dafür reichen die etwas mehr als vier Tonnen Nutzlast des AS700 kaum. Vielmehr werden dafür Luftschiffe mit 200 Metern Länge und mehr benötigt. Über den entsprechenden Bedarf wird in vielen Ländern bereits seit den 1990er Jahren diskutiert. Insbesondere für den Transport von Schwerlasten oder die Versorgung abgelegener Regionen braucht es neue Lösungen.

Denkbar wäre der Transport von Windkraftanlagen, deren Bau an Land inzwischen eine Herausforderung ist. Die gewaltigen Rotorblätter von 80 Metern Länge oder mehr über Autobahnen und Landstraßen zum Bestimmungsort zu transportieren, ist alles andere als ein Spaziergang. Auch die anderen Bestandteile sind nicht ohne. Die maximalen Turmhöhen werden inzwischen von der Höhe der Autobahnbrücken bestimmt, weil diese den Durchmesser der Turmsegmente begrenzen. 15 Schwerlasttransporte pro Anlage sind nötig, und für jeden einzelnen müssen Genehmigungen eingeholt werden. Das kann mitunter dauern. Im Sommer 2023 wurden in Deutschland daher Klagen über Genehmigungsstau, lange Wartezeiten und kostspielige Verzögerungen laut. Wieviel einfacher wäre es, könnten Rotorblätter, Generatoren und Turmsegmente durch die Luft transportiert werden.

Anderswo fehlt es gänzlich an Straßen, wie im hohen Norden Kanadas. Alles muss in die dortigen Siedlungen kostspielig entweder per Luftfracht oder im Winter über zugefrorene Seen gebracht werden. Zudem wird der winterliche Transport immer schwieriger, wie Ross Prentice von BASI (­Buoyant Airships International) meint. Schuld sei der Klima­wandel, der den Permafrostboden auftauen lässt und die Zeitspanne verkürzt, in der das Eis der Flüsse und Seen dick genug für schwere Trucks ist. 2023 war es im äußersten Norden Kanadas im Durchschnitt zwei bis drei, in einigen Regionen gar bis zu sechs Grad Celsius wärmer als im Mittel der Jahre 1991 bis 2020.

Die Folge seien große Wohnungsnot aufgrund hoher Kosten für den Hausbau und erhebliche Schwierigkeiten, lokale Wertschöpfung und Einkommen zu generieren. Die Lage werde von Jahr zu Jahr schlimmer. Ein Luftschiff, so Prentice, könnte die Frachtkosten in den Norden von jetzt vier kanadischen Dollar (2,75 Euro) pro Kilogramm auf 0,42 bis 1,50 Dollar (0,30 bis 1,00 Euro) senken.

Ausweitung der Produktion

Aber wie lassen sich neue Luftschiffe entwickeln, Erfahrungen sammeln, Investoren gewinnen und ein Markt aufbauen? Einige, wie die Windreiter UG aus dem rheinländischen Grevenbroich, versuchen Schritt für Schritt voranzugehen. Bei Windreiter konzentriert man sich vor allem auf die Entwicklung von Spezialstoffen für Luftschiffhüllen und andere Vorleistungen, experimentiert sehr erfolgreich mit kleinen, ferngesteuerten Blimps und versteht sich ansonsten als eine Art Thinktank für die junge Industrie.

Die anderen steuern gleich auf große Lösungen zu, wie bei BASI in Kanada, wo man sich zuerst Gedanken über eine Landeplattform macht und hofft, damit und mit politischer Unterstützung Luftschiffbauer anzulocken. Tatsächlich mit einiger Aussicht auf Erfolg. Immerhin hat die kanadische Provinz Quebec vor vier Jahren 30 Millionen kanadische Dollar (20,5 Millionen Euro) in die französische Firma Flying Whales investiert, in der Hoffnung, das Leben in Kanadas Norden erleichtern zu können.

Flying Whales plant mit seinem bereits oben erwähnten LCA60T ein speziell auf den Frachttransport zugeschnittenes 200 Meter langes Luftschiff mit einem Durchmesser von 50 Metern. Der längliche Schiffskörper besteht aus einem starren Gerüst, das mit einer sehr dichten Hülle überspannt ist. Im Inneren werden mehrere heliumbefüllte Zellen für eine Nutzlast von 60 Tonnen sorgen. Den Laderaum möchte man in den Schiffskörper integrieren, nur eine winzige Gondel am Bug soll herausschauen. An den Seiten und auf der Oberseite sind schwenkbare Propeller vorgesehen, während vier kreuzförmig angebrachte Schwanzruder die Steuerung ergänzen und gemeinsam mit kleinen Seitenflossen für Stabilität sorgen. Entsprechend dem Firmennamen wirkt das LCA60T wie eine Mischung aus fliegendem Wal und einer gigantischen Zigarre, ähnlich den Zeppelinen vergangener Tage. Der Antrieb wird mit Elektromotoren erfolgen, die von Brennstoffzellen gespeist werden.

Wann die erste Auslieferung stattfindet, ist noch offen, aber mit der geplanten Fabrik in Dubai wird das Unternehmen gleich vier Standorte für die Fertigung haben: einen in Frankreich, einen im kanadischen Quebec, einen in Australien und den am Persischen Golf. Ab dem nächsten Jahr soll die Produktion eines ersten Schiffs starten, ab 2026 hofft man bereits mit dem Zulassungsprozess beginnen zu können, so Flying-Whales-Chefentwickler ­Sylvain Allano.

Einen ähnlich ehrgeizigen Zeitplan verfolgt die britische Firma Hybrid Air Vehicles (HAV). 2027 will man dort mit der Produktion des Airlander 10 beginnen, der allerdings ein Hybrid sein wird. Der Rumpf ähnelt entfernt zwei zusammengeklebten Zigarren, so dass durch die Form während der Fahrt aerodynamischer Auftrieb entsteht. Mit Vorstudien für das 92 Meter lange und 26 Meter hohe Luftschiff wird in Großbritannien bereits seit einigen Jahren experimentiert. 75 Prozent des Auftriebs will man mit im Rumpf verteilten, heliumbefüllten Auftriebszellen erreichen, so Nathanael West, der bei HAV als Ingenieur arbeitet.

Der Airlander 10 wird also mit Fracht oder Passagieren etwas schwerer als Luft sein. Das macht ihn weniger anfällig für Winde, insgesamt wendiger und verschafft ihm die Möglichkeit, höher zu fliegen. Auch ist die Landung auf einer ruhigen Wasserfläche möglich. Geplant ist eine Flughöhe von rund 6.000 Metern. Die Nachteile: ein etwas höherer Energiebedarf, und ohne eine kurze Landebahn oder eine plane Wiese wird der Airlander 10 weder starten noch landen können. Auch ist nicht denkbar, dass Fracht oder Passagiere aus der Luft aufgenommen oder abgeladen werden können. Letzteres wäre unter anderem für den Ausbau der Windenergie auf See von Interesse. Wenn Luftschiffe Getriebegondeln und Rotorblätter zum Standort transportieren und dort direkt in die vorgesehene Position herablassen, könnte auf den Einsatz von Schwimmkränen verzichtet werden.

Mit dem Luftschiff nach Malle

Doch die geplanten HAV-Luftschiffe sind, anders als das potentielle Luftschiff von Flying Whales, für derlei nicht konzipiert. Eher schon für die Personenbeförderung. Bei einer Nutzlast von zehn Tonnen wird das HAV-Luftschiff 100 Passagiere plus Gepäck über Strecken etwa von Barcelona zu den Balearen transportieren können. Genau dafür hat die spanische Firma Air Nostrum bereits Vorverträge unterschrieben. Geplant ist ein Linienverkehr von der katalanischen Metropole zu den etwa 200 Kilometer entfernten Mittelmeerinseln. Auch an Verbindungen zwischen Malta und Sizilien ist gedacht, und das französische Reiseunternehmen Grands Espaces hat Anfang des Jahres einen Airlander 10 für Arktisreisen bestellt. HAV-Entwürfe zeigen luxuriöse Aussichtsplattformen, Konzeptgrafiken von Air Nostrum lassen eine langgezogene Kabine mit Cockpit und viel Fensterfläche für den Ausblick der Passagiere erwarten, die wie im Zug oder im Flugzeug in Reihen hintereinander sitzen.

2027 soll ein erster Prototyp des Airlander 10 fertiggestellt sein. Wenn dieser zertifiziert ist, wird noch im selben oder im Folgejahr die Produktion anlaufen. Der Antrieb der schwenkbaren Propeller am Heck wird zunächst sowohl mit Verbrennungs- als auch mit Elektromotoren erfolgen. Ab 2030, so die Planung, will HAV auf vollelektrischen Antrieb umstellen. Allerdings denkt man bisher nicht an Dünnschichtsolarzellen. Bei denen gebe es noch zu viele ungelöste Fragen und Probleme, so dass man dieses Risiko vorerst nicht eingehen wolle.

Die elektrische Energie muss also entweder aus Brennstoffzellen kommen oder in Batterien mitgeführt werden. Speicher für 6.000 bis 9.000 Kilowattstunden seien nötig, so West. Ein Problem, das nicht mehr unlösbar scheint, zumal die Motoren erheblich leichter werden. Ein Dieselmotor, wie ihn einst die alten Zeppeline nutzten, hat 1933 pro Kilogramm Gewicht 0,316 Kilowatt Leistung geboten. Heute gebe es hingegen Elektromotoren, die 2,18 Kilowatt Leistung pro Kilogramm liefern, so Andreas Burkart von Windreiter. Und das sei noch erheblich steigerungsfähig, wenn man an die heute in Drohnen genutzten Minimotoren denke. Die böten bis zu 27 Kilowatt Leistung pro Kilogramm. Burkart geht also davon aus, dass künftig erheblich leichtere Elektromotoren für Luftschiffe zur Verfügung stehen werden, und bei HAV wird man dafür sicherlich eine Verwendung haben. Ab 2033 will man dort nämlich den vollelektrischen Airlander 50 verkaufen, der mit einer Nutzlast von 50 Tonnen auch für den Frachtverkehr attraktiver wäre. Mit einer größeren Reichweite von bis zu 7.400 Kilometern käme er dann auch für Fernreisen in Frage, Reisen, die im Kreuzfahrtkomfort für Freunde der Langsamkeit interessant wären. Erste Entwürfe von HAV zeigen großzügige Kabinen.

Eine andere Frage ist derweil, ob die beiden Unternehmen oder auch die US-amerikanische Konkurrenz von LTA (Lighter Then Air) ihre ehrgeizigen Zeitpläne tatsächlich umsetzten können. LTA will ebenfalls schon bald ein bis zu 180 Meter langes, allerdings noch konventionell betriebenes Luftschiff anbieten. So oder so, die Nachfrage scheint vorhanden, besonders im Frachttransport. »Der Markt ist zu uns gekommen«, meint Sylvain Allano. Interessenten fragten, wann sie kaufen können. Etwas verhaltener ist da Gennadiy Verba, Vorstandschef der israelischen Firma Atlas. Sein Unternehmen habe bereits ein großes Frachtluftschiff für Windkraftanlagen entworfen und Gespräche mit Vestas und Siemens Gamesa geführt. Doch die Unternehmen seien nicht bereit, sich an den Entwicklungskosten zu beteiligen. Nicht einmal Vorverträge hätten sie abschließen wollen.

Staatliche Unterstützung sei nötig, meint Barry E. Prentice, der als Ökonom am Institut für Lieferkettenmanagement der Universität von Manitoba in Kanada arbeitet. Kein neues Verkehrssystem habe ohne den Rückhalt einer Regierung etabliert werden können. Doch diese würden schlafen, und auch die Umweltbewegungen sähen nicht das Potential der Luftschiffe.
Dabei könnten sie den Luftverkehr umweltfreundlicher machen. Schon mit konventionellem Antrieb verursachen Luftschiffe wesentlich weniger Emissionen als Flugzeuge oder gar Helikopter, so Eckhard Breuer von ZLT Zeppelin Luftschifftechnik. Dennoch denkt man inzwischen daran, den Antrieb des Zeppelins NT auf ein hybridelektrisches System umzurüsten. Bei diesem würden die Propeller von Elektromotoren angetrieben, die von einem Generator versorgt werden. Der Vorteil: Die bisher erheblichen Wartungs- und Neubeschaffungskosten für mechanische Bestandteile des Antriebs könnten deutlich reduziert werden.

Elektrischer Antrieb

Aber Generatoren müssen es schon sein. Brennstoffzellen, Wasserstoffdrucktanks und Batterien sind für das relativ kleine Luftschiff zu schwer. Bei größeren Schiffen mit deutlich mehr Auftrieb fiele dies weniger ins Gewicht. Daher ist man sich in der Branche weitgehend einig, dass die Zukunft dem elektrischen Antrieb gehört. Die Pläne von HAV und Flying Whales, auf vollelektrische Antriebe umzusteigen, scheinen also realistisch. Nur für die Verwendung von Dünnschichtsolarzellen als künftige Stromlieferanten der sanften Giganten wagt kaum jemand eine Prognose. Noch gibt es in diesem Bereich viele ungelöste Probleme. Immerhin experimentieren aber unter anderem Windreiter und die kanadische Firma Solarship bereits mit Solarzellen. Den Durchbruch könnte 2026 die geplante Weltumrundung der französischen Solar Airship One (151 Meter Länge, 29 Meter Durchmesser, 15 heliumbefüllte Zellen in einem starren Gerüst mit äußerer Hülle und automatischer Enteisung) bringen. 4.800 Quadratmeter Solarzellen auf der oberen Hälfte der Hülle sowie eine Brennstoffzelle sollen die elektrische Energie für die vier Propeller des von Euro Airship geplanten Luftschiffs liefern. Ein neues Zeitalter der Luftschiffe scheint zum Greifen nah.

Wolfgang Pomrehn schrieb an dieser Stelle zuletzt am 1. November 2018 über die Folgen des Klimawandels: Im Treibhaus.

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