Die Luftfahrt steht unter wachsendem Druck, ihre Klimawirkung zu reduzieren, doch der Fortschritt bei der Dekarbonisierung bleibt langsam. Die Business Aviation, obwohl klein im Umfang, bietet aufgrund ihrer kürzeren Flugprofile einen idealen Anwendungsfall für neue Antriebstechnologien.
Dieser Artikel untersucht, wie wasserstoffelektrische Antriebe echtes emissionsfreies Fliegen ermöglichen können und warum Geschäftsflugzeuge gut geeignet sind, diesen Übergang anzuführen. Er betrachtet auch, wie Regionalflughäfen, unterstützt durch erneuerbare Energien und Wasserstoffinfrastruktur, durch Initiativen wie ALBATROSS zum ersten operativen Netzwerk für saubere Luftfahrt werden können.
Von der globalen Erwärmung zur Dekarbonisierung der Business Aviation
Die globale Erwärmung ist eine etablierte wissenschaftliche Realität, die schnelle und anhaltende Emissionsreduzierungen in allen Sektoren erfordert. Um den globalen Temperaturanstieg deutlich unter zwei Grad Celsius zu halten, wie im Pariser Abkommen vereinbart [1], muss jede Branche eine tiefgreifende Dekarbonisierung durchlaufen. Die Luftfahrt sticht als einer der am schwierigsten zu dekarbonisierenden Sektoren hervor, da Effizienzverbesserungen durchweg vom Verkehrswachstum überholt werden und die Physik dem technischen Fortschritt enge Grenzen setzt. Hoher Energiebedarf, strenge Gewichtsgrenzen und bereits hochoptimierte Aerodynamik lassen nur begrenzten Spielraum für weitere Effizienzgewinne. Während die durchschnittlichen Effizienzsteigerungen etwa ein Prozent pro Jahr erreichen, wächst der weltweite Luftverkehr um etwa vier Prozent. Dieses Ungleichgewicht bedeutet, dass der Anteil der Luftfahrt an den globalen CO₂-Emissionen selbst unter optimistischen Annahmen bis 2050 auf fast ein Viertel steigen könnte [2].
Die gesamte Klimawirkung der Luftfahrt geht über CO₂ hinaus. Stickoxide, Wasserdampf und Kondensstreifen verursachen erhebliche zusätzliche Erwärmungseffekte, wodurch der Beitrag des Sektors auf etwa vier Prozent des gesamten globalen Strahlungsantriebs steigt [4]. Um Europas Ziel der Klimaneutralität zu erreichen, das im Europäischen Green Deal als Netto-Null-Treibhausgasemissionen in allen Sektoren bis 2050 definiert ist, werden Antriebssysteme erforderlich sein, die sowohl CO₂- als auch Nicht-CO₂-Effekte adressieren können [3].
Die CO₂-Emissionen der Luftfahrt verteilen sich auf drei etwa gleich große Segmente. Ungefähr ein Drittel der Passagier-CO₂-Emissionen entfällt auf Kurzstreckenflüge unter 1.500 Kilometern, ein weiteres Drittel auf Mittelstreckenflüge zwischen 1.500 und 4.000 Kilometern und das letzte Drittel auf Langstreckenflüge über 4.000 Kilometer. Sehr kurze Flüge unter 500 Kilometern tragen etwa fünf Prozent zu den globalen CO₂-Emissionen der Luftfahrt bei [5].
Innerhalb dieses Gesamtbildes nimmt die Business Aviation eine besondere Position ein. Sie macht etwa zwei Prozent der gesamten Luftfahrtemissionen aus, etwa 0,4 Mt CO₂, doch ihre CO₂-Intensität pro Passagier ist bis zu zehnmal höher als bei regulären Linienflügen – zwischen 600 und 4.000 Gramm CO₂ pro Passagierkilometer im Vergleich zu 60 bis 130 Gramm bei Regional- oder Linienflügen [6]. Die Reduzierung dieses unverhältnismäßigen Fußabdrucks ist daher zu einer klaren Priorität für den Sektor geworden.
Gemessen an den reinen Zahlen mag die Business Aviation unbedeutend erscheinen. Doch ihre Sichtbarkeit, wirtschaftliche Bedeutung und Konzentration auf Kurzstreckenmissionen machen sie zu einem natürlichen Schwerpunkt innerhalb der breiteren Dekarbonisierungsbemühungen. Da das Segment hohe betriebliche Intensität mit begrenzter Flottengröße verbindet, bietet es einen realistischen Rahmen für das Testen und Validieren neuer Antriebstechnologien. Die Transformation der Business Aviation wird entscheidend sein, um zu zeigen, wie emissionsarmes Fliegen in der Praxis funktionieren kann, technisch, betrieblich und wirtschaftlich, und damit einen Präzedenzfall für die gesamte Luftfahrtbranche zu schaffen.
Emissionsarme Antriebe und ihre Anwendung in der Business Aviation
Der Weg der Luftfahrt zu Netto-Null erfordert Technologien, die Emissionen an ihrer Quelle eliminieren können. Traditionelle Hebel wie aerodynamische Verfeinerung, leichtere Strukturen, moderne Triebwerke und optimierte Routenführung werden Teil des Effizienz-Werkzeugkastens des Sektors bleiben, aber sie können den stetigen Anstieg des globalen Luftverkehrs nicht mehr ausgleichen. Da die Effizienzgewinne ein Plateau erreichen, verlagert die Branche ihren Fokus auf saubere Energieträger und Antriebssysteme, die die Verbrennung fossiler Kraftstoffe grundlegend ersetzen und die für langfristige Klimaziele erforderlichen tiefgreifenden Emissionsreduzierungen liefern können [7].
Mehrere technologische Pfade befinden sich in der Entwicklung, jeder mit seiner eigenen Balance aus Reife, Skalierbarkeit und Umweltleistung. Aktuelle Forschungs- und Entwicklungsprogramme konzentrieren sich auf vier Hauptoptionen:
- Nachhaltige Flugkraftstoffe (Sustainable Aviation Fuels – SAF)
- Batterieelektrische Systeme
- Hybrid-elektrische Antriebe
- Wasserstoffbasierte Antriebsstränge
Diese unterscheiden sich nicht nur im Emissionspotenzial, sondern auch in der betrieblichen Eignung für verschiedene Flugreichweiten und Flugzeugklassen.
SAF können die Lebenszyklus-CO₂-Emissionen in bestehenden Flugzeugen senken, erzeugen aber weiterhin NOx und Kondensstreifen, da sie auf Verbrennung basieren [6]. Die Produktionsmengen liegen unter einem Prozent des weltweiten Kerosinbedarfs, und die Kosten sind mehrfach höher als bei fossilem Kerosin [8][9], was die Skalierbarkeit begrenzt.
Batterieelektrische Flugzeuge eliminieren CO₂ und NOx im Flug und sind sehr leise, doch heutige Batterien haben eine weitaus geringere Energiedichte als Kerosin [6]. Dies beschränkt die Technologie auf kleine Flugzeuge und kurze Regionalstrecken.
Hybridsysteme kombinieren Batterien mit Kerosin oder SAF und reduzieren den Kraftstoffverbrauch, stoßen aber weiterhin CO₂, NOx und Partikel aus. Sie erfordern zudem sowohl Lade- als auch Betankungsinfrastruktur, was zu betrieblicher Komplexität führt [13].
Wasserstoff kann in Turbinen oder in Brennstoffzellen verwendet werden. Beide sind CO₂-frei, doch Brennstoffzellen bieten die höchste Effizienz und verursachen die geringsten zusätzlichen Klimawirkungen [3].
Wasserstoff-Brennstoffzellen-Elektroantriebe wandeln Wasserstoff durch einen elektrochemischen Prozess in Elektrizität um, der nur Wasserdampf und nahezu keine Stickoxide erzeugt. Da keine Verbrennung stattfindet, werden keine Rußpartikel emittiert, was die Wahrscheinlichkeit persistenter Kondensstreifen weiter reduziert [3]. Diese Kombination eliminiert CO₂ im Flug vollständig und beseitigt NOx und andere Nicht-CO₂-Klimaeffekte nahezu vollständig. Gleichzeitig unterstützt grüner Wasserstoff eine günstige langfristige Energiekostenentwicklung, da die Herstellung von synthetischem Kerosin etwa vierzig Prozent mehr erneuerbare Elektrizität pro gelieferter Einheit Flugenergie erfordert [3]. Innerhalb der breiteren Luftfahrtlandschaft bietet die Business Aviation einen besonders starken Anwendungsfall für Wasserstoff-Brennstoffzellen-Antriebe.
Aktuelle Branchendaten zeigen, dass Business-Aviation-Flüge überwiegend kurze bis mittlere Reichweiten abdecken. Etwa siebzig Prozent der Flüge umfassen weniger als 1.000 Kilometer und rund neunzig Prozent bleiben unter 2.000 Kilometern, was demonstriert, dass wasserstoffelektrische Flugzeuge die überwiegende Mehrheit der realen Einsätze bedienen können [6].
Die Anpassungsfähigkeit von Wasserstoff an bestehende Kraftstofflogistik und sein Potenzial zur Vor-Ort-Produktion machen ihn besonders praktisch für die Luftfahrt. Mit modularen Systemen für Druckspeicherung oder Flüssigspeicherung und standardisierten Betankungsverfahren, die bereits in Entwicklung sind, kann Wasserstoff nahtlos in den Flughafenbetrieb integriert werden und eine skalierbare und effiziente Einführung im gesamten Netzwerk ermöglichen [6].
Über alle Bewertungskriterien hinweg (Missionseignung, Klimawirkung, Betriebskosten und Infrastrukturkompatibilität) bietet der Wasserstoff-Brennstoffzellen-Elektroantrieb die ausgewogenste Lösung für die Dekarbonisierung der Business Aviation. Er passt zu den vorherrschenden Missionsprofilen ohne Kompromisse beim Kabinenkomfort, liefert nahezu emissionsfreien Flugbetrieb und integriert sich nahtlos in bestehende Betriebsstrukturen, während er einen klaren Übergang zu einer skalierbaren Wasserstoffinfrastruktur unterstützt.
Beyond Aero: Ein Neuentwurf für emissionsfreie Business Aviation
Beyond Aero geht die Dekarbonisierung der Luftfahrt von Grund auf an. Anstatt bestehende Flugzeuge anzupassen, konzipiert das Unternehmen seine Systeme vollständig um den wasserstoffelektrischen Antrieb herum. Das Nachrüsten älterer Flugzeugzellen bringt strukturelle Kompromisse, zusätzlichen Luftwiderstand und Nutzlastverluste mit sich und erschwert zudem Kühlung und Balance. Ein Neuentwurf ermöglicht die optimale Integration von Tanks, Wärmemanagement und Luftverteilung direkt in den Rumpf und maximiert so die aerodynamische und energetische Effizienz ohne Einbußen beim Kabinenkomfort.
Das erste Beyond-Aero-Flugzeug zielt auf das in der Business Aviation am häufigsten vorkommende Missionsprofil ab. Mit einer Kapazität für sechs bis acht Passagiere und einer Reichweite von 500 bis 1.500 Kilometern entspricht es direkt der realen Nutzung. Diese Positionierung gewährleistet sowohl technische Machbarkeit als auch unmittelbare Marktrelevanz.
Das Flugzeug basiert auf Niedertemperatur-PEM-Brennstoffzellen mit einer Ziel-Leistungsdichte von etwa 0,8 Kilowatt pro Kilogramm, einschließlich der Peripheriesysteme (der Hilfssysteme wie Luft- und Wasserstoffversorgung, Kühlung, Leistungselektronik und Steuerungseinheiten, die den Betrieb des Brennstoffzellenstapels unterstützen).
Der modulare Antriebsstrang ist skalierbar von Sub-Megawatt-Systemen in frühen Prototypen bis hin zu Multi-Megawatt-Architekturen für künftige Regionalflugzeuge. Die Entwicklung folgt einem iterativen Prozess aus Prüfstandtests, Integration im Originalmaßstab und Flugvalidierung, unterstützt durch numerische Strömungsmechanik zur Optimierung des Wärme- und Energiemanagements. Im Jahr 2023 absolvierte Beyond Aero Frankreichs ersten bemannten wasserstoffelektrischen Flug mit einem 85-Kilowatt-System und markierte damit einen entscheidenden Meilenstein auf dem Weg zur Zulassung.
Wasserstoff bringt neue Sicherheitsanforderungen in Bezug auf Leckerkennung, Flammensichtbarkeit und kryogene Speicherung mit sich. Beyond Aero integriert Sensoren, automatisierte Abschaltlogik und aktive Belüftung in die Flugzeugzelle und erfüllt damit Standards wie SAE AIR 8466 für Wasserstoffhandhabung und -betankung. Die Zertifizierung folgt dem leistungsbasierten CS-23-Rahmenwerk der EASA für Flugzeuge unter 5.700 Kilogramm und kombiniert frühzeitige regulatorische Einbindung mit progressiver Validierung von der Komponenten- bis zur Systemebene. Diese Struktur ermöglicht eine schnelle, evidenzbasierte Zulassung und positioniert Beyond Aero unter den ersten, die ein wasserstoffelektrisches Flugzeug in seiner Klasse zertifizieren.
Die Infrastrukturintegration ist auf Skalierbarkeit und sofortige Einsetzbarkeit ausgelegt. Der anfängliche Betrieb kann auf komprimiertem Wasserstoff basieren, der über mobile Trailer und Zapfsäulen geliefert wird und minimale Anfangsinvestitionen erfordert. Mit steigender Nutzung können Flughäfen auf stationäre oder Flüssigwasserstoffspeicherung erweitern, was die Logistikkosten senkt und gleichzeitig die betriebliche Effizienz aufrechterhält. Die Betankungsverfahren folgen bestehenden Koordinationsmodellen und integrieren sich nahtlos in Airport Collaborative Decision Making-Rahmenwerke, wodurch sichergestellt wird, dass Wasserstoffoperationen der gleichen Abfolge und dem gleichen Timing wie heutige Arbeitsabläufe folgen.
Betrieblich kombiniert Beyond Aero den elektrischen Antrieb mit einer digitalen Flottenmanagement-Plattform, die Flugzeuge, Bodensysteme und Wartungsdaten in Echtzeit verbindet. Dies ermöglicht vorausschauende Wartung, Energieoptimierung und integrierte Planung. Diese Ansätze haben sich in der kommerziellen Luftfahrt bereits bewährt und werden nun für kleinere Flotten angepasst. Elektrische Antriebsstränge enthalten weit weniger bewegliche Teile als Verbrennungsmotoren, was den Wartungsaufwand reduziert und die Flugzeugverfügbarkeit erhöht. Mit der Ausweitung der erneuerbaren Wasserstoffproduktion und der Reifung der Energieversorgungsketten werden die Betriebskosten voraussichtlich weiter sinken. In Kombination mit vereinfachter Wartung wird prognostiziert, dass wasserstoffelektrische Flugzeuge mindestens zwanzig Prozent niedrigere Lebenszyklusbetriebskosten erreichen als vergleichbare Turboprops. Eine von McKinsey & Company erstellte Studie prognostiziert, dass die Wasserstoffpreise auf unter 3,5 $ pro kg fallen könnten [7], wodurch die Betriebskosten unter die Jet-A1-Äquivalenz sinken würden [6].
Die Marktakzeptanz sauberer Antriebstechnologien beschleunigt sich, da die Business Aviation wegen ihrer hohen Pro-Kopf-Emissionen zunehmend gesellschaftlicher und politischer Kritik ausgesetzt ist. Kurz- und Mittelstrecken, die etwa achtzig Prozent aller Business-Aviation-Flüge ausmachen, bieten die größte Chance für messbare und nachweisbare Emissionsreduzierungen. Demonstrationsprogramme, die die tatsächliche Flugleistung in Bezug auf Energieverbrauch, Emissionseinsparungen und Turnaround-Effizienz erfassen, helfen Regulierungsbehörden bei der Bewertung von Sicherheit und Zuverlässigkeit und geben Betreibern und Kunden gleichzeitig Vertrauen in die praktische Tragfähigkeit der Technologie.
Das Flugzeug von Beyond Aero generiert wertvolle Betriebsdaten, die die Politikentwicklung informieren und den breiteren Übergang zum wasserstoffelektrischen Fliegen unterstützen. Forschung zu Nicht-CO₂-Klimaauswirkungen ergänzt diese Bemühungen, wobei Flugtests in Zusammenarbeit mit meteorologischen Experten die Abgaszusammensetzung, Luftfeuchtigkeit und das Kondensstreifenverhalten überwachen. Die gewonnenen Erkenntnisse unterstützen die Entwicklung von Betriebsverfahren, die die Kondensstreifenbildung durch adaptive Routenführung minimieren.
Der wasserstoffelektrische Antrieb tritt nun in die praktische Umsetzung ein. Mit parallel voranschreitender Konstruktion, Zertifizierung und Infrastrukturentwicklung werden die Grundlagen für eine emissionsfreie Business Aviation bereits gelegt. Neukonzipierte Flugzeuge, modulare Wasserstoffantriebe und digital gesteuerte Abläufe bieten einen skalierbaren Weg zu einer klimaneutralen Luftfahrt.
Regionalflughäfen als Fundament eines Wasserstoff-Luftfahrtnetzwerks
Die nächste Stufe im Übergang zum emissionsfreien Fliegen wird die Implementierung der Wasserstoffinfrastruktur sein. Studien identifizieren Regionalflughäfen als die am besten geeigneten Umgebungen, um diese Transformation zu beginnen [12]. Ihre geringere Größe, einfacheren Abläufe und niedrigere Luftverkehrskomplexität ermöglichen eine schnellere Anpassung neuer Energie- und Betankungssysteme ohne die logistischen Herausforderungen großer Drehkreuze.
Regionalflughäfen machen einen erheblichen Anteil der gesamten Flugbewegungen in Europa aus und bedienen häufig Kurz- und Mittelstrecken, die perfekt zu den Reichweitenfähigkeiten wasserstoffelektrischer Flugzeuge passen. Der Wasserstoffbedarf kann anfänglich durch komprimierten Wasserstoff gedeckt werden, der über mobile Trailer oder durch Elektrolyse vor Ort geliefert wird. Dieser dezentrale Ansatz ermöglicht einen skalierbaren Einsatz ohne hohe Anfangsinvestitionen, während die betriebliche Kontinuität mit der bestehenden Betankungslogistik gewahrt bleibt.
In Kombination mit lokaler erneuerbarer Energieerzeugung, wie Photovoltaikanlagen und Batteriespeichern, gewinnt das Konzept noch mehr an Zugkraft.
ALBATROSS sieht Regionalflughäfen als autarke Energieknotenpunkte, die grünen Wasserstoff direkt dort produzieren, speichern und verteilen, wo er benötigt wird. Strom aus Solarmodulen wird durch Elektrolyse in Wasserstoff umgewandelt und entweder in komprimierter oder flüssiger Form gespeichert. Dieser gespeicherte Wasserstoff kann dann sowohl den Bodenbetrieb als auch die Flugzeugbetankung versorgen und schafft so einen geschlossenen Kreislauf lokaler, CO₂-freier Energienutzung.
Solche integrierten Systeme reduzieren nicht nur die Luftfahrtemissionen, sondern stärken auch die regionale Energieunabhängigkeit und wirtschaftliche Resilienz. Jeder Flughafen wird damit effektiv sowohl zum Energieproduzenten als auch zum Mobilitätsermöglicher. Mit der Zeit würde die Vernetzung dieser Flughäfen durch koordinierte Abläufe und standardisierte Wasserstoffhandhabungsprotokolle ein kontinentales Netzwerk sauberer Luftfahrtkorridore schaffen.
Regionalflughäfen stellen daher nicht nur einen praktikablen Einstiegspunkt dar, sondern auch eine strategische Plattform für die Skalierung des wasserstoffbetriebenen Fliegens unter realen Betriebsbedingungen.
Quellen:
[1] Paris Agreement – https://unfccc.int/process-and-meetings/the-paris-agreement
[2] Roland Berger – Hydrogen: A future Fuel for Aviation? – https://www.rolandberger.com/en/Insights/Publications/Hydrogen-A-future-fuel-for-aviation.html
[3] FlyZero – Sustainability Report- https://www.ati.org.uk/wp-content/uploads/2022/03/FZO-STY-REP-0005-FlyZero-Sustainability-Report.pdf
[4] Quantifying aviation’s contribution to global Warming – https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/ac286e/pdf
[5] ICCT: CO2 Emissions From Commercial Aviation – https://theicct.org/wp-content/uploads/2022/01/ICCT_CO2-commrcl-aviation-2018_facts_final.pdf
[6] Beyond Aero Whitepaper – https://prowly-prod.s3.eu-west-1.amazonaws.com/uploads/landing_page_image/image/612489/15601a7c31381424b7815d36c45e1df3.pdf
[7] Hydrogen-powered aviation – A fact-based study of hydrogen technology, economics, and climate impact by 2050, Publications Office, 2020 – https://data.europa.eu/doi/10.2843/471510
[8] IATA: Disappointingly Slow Growth in SAF Production – https://www.iata.org/en/pressroom/2024-releases/2024-12-10-03/
[9] Aireg: Economy and Production: https://aireg.de/economy-and-production/#:~:text=High SAF Production Costs,fossil kerosene (see figure).
[10] sopp+sopp – Hydrogen Fuel Cells vs Hydrogen Combustion Engines – https://www.soppandsopp.co.uk/news/hydrogen-fuel-cells-vs-hydrogen-combustion-engines#:~:text=While hydrogen engines are carbon,hydrogen fuel cells (HFCs).
[11] ICCT: Air and greenhouse gas pollution from private jets, 2023 – https://theicct.org/publication/air-and-ghg-pollution-from-private-jets-2023-jun25/
[12] LH2 supply for the initial development phase of H2-powered aviation (Schenke et al., 2024) – https://www.researchgate.net/publication/386058370_LH2_supply_for_the_initial_development_phase_of_H2-powered_aviation
[13] IATA: Concept of Operations of Battery and Hydrogen-Powered Aircraft at Aerodromes – https://www.iata.org/globalassets/iata/publications/sustainability/concept-of-operations-of-battery-and-hydrogen-powered-aircraft-at-aerodromes.pdf
