Die Zukunft der Luftfahrt – Wie kann nachhaltiges Fliegen mit Wasserstoff aussehen?

Deutschland benötigt Alternativen zu fossilen Brennstoffen, um die Energiewende und die Klimaziele 2050 zu realisieren. Wasserstoff (H2), insbesondere seine „grüne“ Produktion auf Basis erneuerbarer Energien, stellt einen vielversprechenden Weg dar um den CO2-Ausstoß deutlich zu reduzieren [Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), 2020]. Wasserstoff spielt somit eine zukünftige Rolle für eine kohlenstofffreie Wirtschaft (Energy Transitions Commission, 2021).
Die Fokussierung einer Wasserstoffwirtschaft wirkt sich auf den Luftfahrtsektor aus. Die Luftfahrt ist heute für etwa 3% des weltweiten CO2-Ausstoßes verantwortlich (Nationaler Wasserstoffrat, 2021). Angesichts hoher zukünftiger Wachstumsprognosen für Flugreisen scheint eine drastische Reduktion der Klimawirkung nur noch über „revolutionäre“ Ansätze möglich (BMWi, 2020). Die H2-Verbrennung verursacht keine CO2-Emissionen. Somit ist die wasserstoffbetriebene Luftfahrt eine Option den Kohlenstoffausstoß zu reduzieren (Nationaler Wasserstoffrat, 2021). Laut dem Clean Sky 2 and Fuel Cells & Hydrogen 2 Joint Undertakings (2020), hat H2 als primäre Energiequelle für den Flugzeugantrieb das Potenzial, die Klimawirkung um 50 bis 90 Prozent zu reduzieren.
Die Einführung von H2 umfasst umfangreiche wirtschaftliche Verbindungen und involviert verschiedene Marktakteure von der Erzeugung im Energiesektor bis zur Nutzung im Luftfahrtsektor. Die Kapazitäten an erneuerbaren Energien sind im Inland jedoch begrenzt (BMWi, 2020), und unterstützende politische Rahmenbedingungen sind von grundlegender Bedeutung da Wasserstoffenergie derzeit einen viel höheren Preis im Vergleich zu konventionellem Flugzeugtreibstoff (Kerosin) hat (Energy Transitions Commission, 2021).

1. Politischer und wirtschaftlicher Blickwinkel. Wie können wir eine nationale Wasserstoffwirtschaft für Deutschland gestalten?

2. Was sind die volkswirtschaftlichen Auswirkungen des wasserstoffbetriebenen Luftverkehrs im Vergleich zur Fortführung der konventionellen Luftfahrt? Zukunftsszenarien 2050.

3. Welche politischen Maßnahmen können wir vornehmen um eine H2-Transition (Wechel) zu unterstützen, bzw. um die H2 Produktion und Nutzung in der Luftfahrt zu fördern? Welche Auswirkungen haben staatliche Eingriffe in den Wasserstoffmarkt?

4. Gibt es Verbindungen zum Begriff „Nachhaltigkeit“?

Must-Read: Das Team sollte folgendes vor dem Kick-Off gelesen haben:

Clean Sky 2 and Fuel Cells & Hydrogen 2 Joint Undertakings (2020). Hydrogen-powered aviation. A fact-based study of hydrogen technology, economics, and climate impact by 2050. Available at https://op.europa.eu/en/publication-detail/-/publication/55fe3eb1-cc8a-11ea-adf7-01aa75ed71a1/language-en (accessed 28.06.2021).

Energy Transitions Commission (2021). Making the Hydrogen Economy Possible: Accelerating Clean Hydrogen in an Electrified Economy. The Making Mission Possible Series, Version 1.1, April 2021. Available at https://www.energy-transitions.org/publications/making-clean-hydrogen-possible/ (accessed 28.06.2021).

Nationaler Wasserstoffrat (2021). Wasserstoff für die Luftfahrt in Deutschland. Available at https://www.dena.de/fileadmin/dena/Dokumente/Pdf/NWR/NWR_Stellungnahme_Luftfahrt.pdf (accessed 28.06.2021).

Zusätzliche Literatur:

Bae, J.H. and Cho, G.-L. (2010). A dynamic general equilibrium analysis on fostering a hydrogen economy in Korea. Energy Economics, 32, S57-S66.
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (2020)*. Die Nationale Wasserstoffstrategie. Juni 2020, Berlin. Available at https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Publikationen/Energie/die-nationale-wasserstoffstrategie.html (accessed 28.06.2021).

Hansen, K, Mathiesen, B.V. and Skov, I.R. (2019). Full energy system transition towards 100% renewable energy in Germany in 2050. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 102, 1-13.
IRENA Coalition for Action (2021). Decarbonizing end-use sectors: Practical insights on green hydrogen, International Renewable Energy Agency, Abu Dhabi. Available at https://www.irena.org/publications/2021/May/Decarbonising-end-use-sectors-green-hydrogen (accessed 28.06.2021)

Wissenschaftlicher Partner

Betreuender Forschender

Dr. Steven Gronau arbeitet seit 2019 am Institut für Umweltökonomik und Welthandel der Leibniz Universität Hannover. Seine Forschung fokussiert sich insbesondere auf ökonomische und ökologische Modellierungsanwendungen. In verschiedenen Veröffentlichungen hat er mithilfe von Simulationsmodellen (bspw. volkswirtschaftliche Gleichgewichtsmodelle) die Auswirkungen von sektoralen Interventionen auf die nachhaltige Entwicklung in Subsahara-Afrika analysiert. Beispielhaft kann hier die Bewertung einer Papyrus-Energiewende im ländlichen Sambia als Technologieinnovation und erneuerbare Energiequelle genannt werden. Jüngst wurde er mit dem Leibniz Young Investigator Grant für Nachwuchswissenschaftler*innen ausgezeichnet. Das dadurch geförderte Projekt untersucht die Geflüchtetenkrise und deren Einfluss in Sambia. Zudem ist er mit einem Junior Research Project im SE²A (Sustainable and Energy Efficient Aviation) Exzellenzcluster projektverantwortlich. Dieses Forschungsvorhaben analysiert die volkswirtschaftlichen Effekte von Wasserstoff in der Luftfahrt.