Verwendung von Flüssiggasen als Flugtreibstoff
Erstellt am: 30.06.2011 | Stand des Wissens: 28.02.2024
Ansprechperson
IKEM - Institut für Klimaschutz, Energie und Mobilität e.V.
Die Erkundung und Implementierung alternativer Flugkraftstoffe gewinnen in der Luftfahrtindustrie zunehmend an Bedeutung. In diesem Kontext ist die Verwendung von Flüssiggasen als Flugtreibstoff zu betrachten, wobei Erdgas-basierte Lösungen wie flüssiges Erdgas (auf Englisch: Liquid Natural Gas, LNG) und synthetische Kraftstoffe auf Erdgas-Basis (auf Englisch: Gas-to-Liquid, GTL) im Rahmen dieses Syntheseberichtes beschrieben werden.
Der entscheidende Vorteil bei der Verwendung von Flüssiggasen ist die bestehende Infrastruktur für die Herstellung, Speicherung und den Transport, welche umfangreich und gut etabliert ist. Der Übergang zu neuen, nachhaltigeren Treibstoffen erfordert erhebliche Investitionen in Infrastrukturänderungen, was zu einer gewissen Trägheit führen kann.
Fossiles Erdgas oder Naturgas besteht hauptsächlich aus Methan. Weitere Bestandteile sind Äthan, Propan, Buthan und Penthan, wobei die Mischungsverhältnisse etwas variieren können.
Verflüssigte Petroleumgase wie Propan oder Butan (auf Englisch: Liquid Petroleum Gas, LPG) sind zwar keine Kyrogene (wie Wasserstoff oder Methan), dennoch gibt es bei ihrer Herstellung und Lagerung ähnliche weitreichende Probleme, die für den Großeinsatz nur mit einem erheblichen Aufwand zu lösen wären. So müssten erhebliche Anpassungen an der bestehenden Infrastruktur vorgenommen werden. Dies umfasst die Entwicklung von spezialisierten Tankstellen, Anpassungen an Flugzeugtriebwerke und eine umfassende Sicherheitsbewertung.
LNG
Ähnliche Anforderungen an das Flugzeugdesign wie beim Wasserstoff stellt der Einsatz von LNG. So muss auch dieser Treibstoff gekühlt werden, um flüssig zu bleiben.
LNG besitzt einerseits, bezogen auf das Gewicht, nicht einmal den halben Energiegehalt von Wasserstoff. Andererseits ist der Energiegehalt aber höher als der von herkömmlichem Kerosin. Das Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) kam dennoch zu dem Ergebnis, dass Methan (LNG oder Biogas) insgesamt gesehen energetisch schlechter abschneidet als Kerosin.
Ähnliche Anforderungen an das Flugzeugdesign wie beim Wasserstoff stellt der Einsatz von LNG. So muss auch dieser Treibstoff gekühlt werden, um flüssig zu bleiben.
LNG besitzt einerseits, bezogen auf das Gewicht, nicht einmal den halben Energiegehalt von Wasserstoff. Andererseits ist der Energiegehalt aber höher als der von herkömmlichem Kerosin. Das Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) kam dennoch zu dem Ergebnis, dass Methan (LNG oder Biogas) insgesamt gesehen energetisch schlechter abschneidet als Kerosin.
Aufgrund dessen hat der vom Umweltprogramm der Vereinten Nationen (UNEP) und der Weltorganisation für Meteorologie (WMO) gegründete zwischenstaatliche Ausschuss diese Option verworfen. [LH2007] Darüber hinaus bietet die Herstellung von Propan oder Butan keine nennenswerten Vorteile bezüglich Verfügbarkeit, Kosten und Umweltverträglichkeit gegenüber herkömmlichen Flugbenzinen.
Flüssiggase wie LNG können grundsätzlich auch durch Biogas-to-Liquid (BtL) oder Power-to-Gas (PtG) Technologien erneuerbar hergestellt werden. Biogas birgt jedoch begrenzte Potenziale abhängig, von der verfügbaren Biomasse und PtG wird es bisher nur in Forschungs- und Pilotprojekten realisiert. [DVGW19] In diesem Zusammenhang ist es zudem wichtig, zu beachten, dass die Nachhaltigkeit von LNG nicht nur von der Herkunft des Erdgases abhängt, sondern auch von anderen Faktoren wie den Umweltauswirkungen der Produktion, des Transports und der Verflüssigung. Außerdem kommt es bei den Umwandlungsschritten stets zu (nicht unwesentlichen) Energieverlusten.
GTL
Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung von GTL (Gas to Liquid). Es handelt sich dabei um synthetische Kraftstoffe auf Erdgas-Basis. Sie werden auf die gleiche Weise synthetisiert wie Biotreibstoffe (BtL). Sie entstehen daher, im Gegensatz zu LNG, in einen chemischen Prozess. Mineralölkonzernen und Ländern mit hohen Gasvorkommen könnte diese Technologie eine Lösung für das Transportproblem beim Erdgas in die Hand. GTL ist eine Alternative zur Erdgas-Verflüssigung durch Abkühlung (LNG).
In den USA produzieren Demonstrationsanlagen entsprechenden Flugturbinenkraftstoff, und Shell betreibt seit dem Jahr 1993 die erste kommerzielle Niedrig-Temperatur-GTL-Anlage in Malaysia. Zurzeit ist das GTL-Verfahren aber noch sehr energieaufwendig. Es bleibt zu betonen, dass GTL im Vergleich zu BTL extra Kohlenstoffdioxid- (CO2) Emissionen verursacht, da es sich um einen fossilen Energieträger (Erdgas) und nicht um einen nachwachsenden Rohstoff handelt. [LH2007] Außerdem konnte anhand von Studien nachgewiesen werden, dass auch andere Emissionen wie Stickoxide (NOx) durch GTL nicht gesenkt werden [BaNu14]. Dementsprechend handelt es sich nicht um einen nachhaltigen Treibstoff.
Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung von GTL (Gas to Liquid). Es handelt sich dabei um synthetische Kraftstoffe auf Erdgas-Basis. Sie werden auf die gleiche Weise synthetisiert wie Biotreibstoffe (BtL). Sie entstehen daher, im Gegensatz zu LNG, in einen chemischen Prozess. Mineralölkonzernen und Ländern mit hohen Gasvorkommen könnte diese Technologie eine Lösung für das Transportproblem beim Erdgas in die Hand. GTL ist eine Alternative zur Erdgas-Verflüssigung durch Abkühlung (LNG).
In den USA produzieren Demonstrationsanlagen entsprechenden Flugturbinenkraftstoff, und Shell betreibt seit dem Jahr 1993 die erste kommerzielle Niedrig-Temperatur-GTL-Anlage in Malaysia. Zurzeit ist das GTL-Verfahren aber noch sehr energieaufwendig. Es bleibt zu betonen, dass GTL im Vergleich zu BTL extra Kohlenstoffdioxid- (CO2) Emissionen verursacht, da es sich um einen fossilen Energieträger (Erdgas) und nicht um einen nachwachsenden Rohstoff handelt. [LH2007] Außerdem konnte anhand von Studien nachgewiesen werden, dass auch andere Emissionen wie Stickoxide (NOx) durch GTL nicht gesenkt werden [BaNu14]. Dementsprechend handelt es sich nicht um einen nachhaltigen Treibstoff.
