Produkt
Klimawirkung von Flugzeugantrieben
Mit innovativen Antriebsprodukten ist die MTU oftmals technologischer Schrittmacher. Wir arbeiten intensiv an neuen Antriebsgenerationen, die noch nachhaltiger sein werden. Mit unserer Claire-Agenda haben wir so zukunftweisende Konzepte wie nie zuvor.
Emissionsfreiheit – so lauten die Vision und das große Ziel der MTU, wenn es um die Reduzierung der Klimawirkung von Antrieben im Flugbetrieb geht. Wir wollen mit unserer Verantwortung für den Klimaschutz einen Beitrag zum Pariser Klimaziel leisten, das als Leitstern in unserer Technologieentwicklung dient. In der eigenen Zielsetzung orientieren wir uns am EU Green Deal, der mit einer Klimaneutralität bis 2050 aus dem Pariser 1,5-Grad-Ziel abgeleitet ist. In unserer Technologie-Agenda Claire (Clean Air Engine) haben wir Lösungsmöglichkeiten für Luftfahrtantriebe und deren Potenziale hinsichtlich einer Reduktion der Klimawirkung und des Energieverbrauchs formuliert. In drei Etappen sollen die Ziele erreicht werden. Der Fokus liegt dabei nicht mehr nur auf CO2-Emissionen, sondern auf der gesamtheitlichen Klimawirkung des Flugverkehrs – neben CO2-Emissionen sind dies auch Nicht-CO2-Effekte, hauptsächlich ausgelöst durch die Emission von Stickoxiden und die Bildung von Kondensstreifen. Um diesem Paradigmenwechsel gerecht zu werden, hatte die MTU im Jahr 2022 ihre Agenda Claire neu ausgerichtet.
Klimaziele für Antriebe sind aufgrund langer Produktzyklen in der Luftfahrt langfristig gesetzt und im Rahmen von Absichtserklärungen der Stakeholder (Fluggesellschaften, Luftfahrtindustrie, Forschung, Luftfahrtbehörden) wie zum Beispiel in „Fly the Green Deal“, der europäischen Vision einer klimaneutralen Luftfahrt, festgelegt. Um 2050 flächendeckend wirken zu können und zur Erreichung der Klimaneutralität beizutragen, müssen Produkte, die klimaneutrales Fliegen ermöglichen, bereits deutlich vor 2050 in den Markt gebracht werden. Daher intensivieren wir die Entwicklung völlig neuartiger Antriebskonzepte jenseits der konventionellen Gasturbine und arbeiten für diese revolutionären Triebwerksarchitekturen mit Partnern aus Industrie, Wissenschaft und Forschung zusammen, z. B. mit dem Bauhaus Luftfahrt oder dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Parallel werden aktuelle Antriebe, wie der hocheffiziente Getriebefan (GTF) zusammen mit unserem Partner Pratt & Whitney, weiterentwickelt und mit nachhaltigen Kraftstoffen kombiniert.
Mit Claire in drei Etappen zum emissionsfreien Fliegen
Evolutionäre Weiterentwicklung auf Basis des Getriebefans
Zusammen mit Pratt & Whitney bietet die MTU ein hocheffizientes Antriebskonzept, die GTF™-Triebwerksfamilie, an. Sie kommt in modernen Kurz- und Mittelstreckenflugzeugen - der A320neo und A220 von Airbus und der Embraer-E-Jet E2-Familie - zum Einsatz. Pro Flug reduzieren Triebwerke der GTF-Familie den Energieverbrauch und die CO2-Emissionen im Vergleich zur Vorgänger-Triebwerksgeneration um bis zu 20 %. Seit Indienststellung hat die GTF™-Triebwerksfamilie 26 Mio. Flugstunden akkumuliert und damit eine Einsparung von 14 Mio. Tonnen CO2 (nach Angaben von Pratt & Whitney, Stand: Ende 2023) erreicht. Auch bei Stickoxiden (NOx) bringt sie mit 50 % weniger Emissionen gegenüber dem Vorgängermodell deutliche Verbesserungen.
Fast Facts: Der Getriebefan
Mio. Flugstunden und 900 Mio. Passagiere
Mrd. Liter Kerosin weniger verbraucht
Mio. Tonnen CO2 dadurch eingespart
Im Vergleich zur Vorgänger-Triebwerksgeneration, Stand: Ende 2023, nach Angaben von Pratt & Whitney
Der GTF Advantage, eine technologisch verbesserte GTF-Version für die A320neo-Familie, befindet sich derzeit in der Erprobung. Er wurde zudem bereits erfolgreich mit 100 % Sustainable Aviation Fuel (SAF) getestet und soll in den nächsten Jahren auf den Markt kommen. Um das volle Potenzial des GTFs auszuschöpfen, bereitet die MTU zusammen mit Pratt & Whitney die nächste Generation vor. Viele der dafür notwendigen Technologien werden im Rahmen des Luftfahrtforschungsprogramms (LuFo) entwickelt. Die MTU konzentriert sich auf ihre GTF-Komponenten, den Hochdruckverdichter und die schnelllaufende Niederdruckturbine.
Sustainable Aviation Fuels
Alternative Kraftstoffe aus erneuerbarer Energie
SAFs (Sustainable Aviation Fuels) sind nachhaltig erzeugte, alternative Kraftstoffe, die drop-in, d.h. ohne größere Anpassungen einsetzbar sind. SAFs spielen eine große Rolle auf dem Weg zu einer klimaneutralen Luftfahrt. Die MTU ist in einem kontinuierlichen Dialog mit relevanten Stakeholdern und beteiligt sich an Studien, um die Einführung von SAF zu unterstützen, beispielsweise im Rahmen ihrer Mitgliedschaft bei aireg – Aviation Initiative for Renewable Energy in Germany e.V. - einem Zusammenschluss von Fluggesellschaften, Herstellern und Forschungsinstituten. Eine aireg-Studie zu nachhaltigen Flugkraftstoffen unter Mitwirkung der MTU hat das große Potenzial von SAF dargestellt.
Darüber hinaus hat die MTU im Berichtsjahr eine Absichtserklärung unterschrieben, um eine Forschungskooperation für Power-to-Liquid-Flugkraftstoffe (PtlL) auf den Weg zu bringen. Hier arbeiten Vertreter:innen der MTU, der Lufthansa, des DLR, von Airbus und vom Flughafen München zusammen. PtL steht für die nächste SAF-Generation und ist aus Umwelt- und Skalierungsgesichtspunkten besonders vielversprechend. Die Kräfte führender Luftfahrtunternehmen und der Wissenschaft werden gebündelt, um die Technologieauswahl, Markteinführung und die industrielle Skalierung von PtL-Flugkraftstoffen in Deutschland zu beschleunigen. Die Forschungskooperation wird auch andere Fragestellungen bearbeiten, etwa die Wirkung auf die lokale Luftqualität, Anforderungen an die Instandhaltung sowie der Einsatz reinen PtLs, das heißt ohne Beimischung fossilen Kerosins.
Langfristig ist Wasserstoff die Grundlage für den klimaneutralen Antrieb der Zukunft. Wir sehen drei Einsatzmöglichkeiten: Direktverbrennung in der Fluggasturbine, Umwandlung in SAF sowie Wandlung in elektrische Energie mittels einer Brennstoffzelle. Die MTU, Flugzeughersteller und Industrie arbeiten daran, klimafreundliche Wasserstoff-Technologien ins Flugzeug zu bringen und die nötige Infrastruktur für den Flugverkehr aufzubauen.
Mit revolutionären Antriebskonzepten zur Klimaneutralität
Besser fürs Klima dank nasser Verbrennung: Unser WET-Konzept
Die evolutionäre Technologieentwicklung wird nicht ausreichen, um die Klimaneutralität bis 2050 zu erreichen. Revolutionäre Antriebskonzepte sind gefragt. Ein MTU-Konzept ist der Water-Enhanced Turbofan. Das WET-Konzept nutzt die Energie aus dem Abgasstrahl des Triebwerks, indem mittels eines Dampferzeugers Wasser verdampft und in die Brennkammer eingespritzt wird. Das notwendige Wasser wird in einem Kondensator aus dem Abgas gewonnen. Eine solche nasse Verbrennung mindert den Ausstoß von Stickoxiden massiv. Kraftstoffverbrauch, CO2-Emissionen und die Bildung von Kondensstreifen lassen sich bei diesem Konzept ebenfalls stark reduzieren. Im Rahmen von SWITCH, einem der größten Technologieprojekte aus dem ersten Call des Forschungsprogramms der Europäischen Kommission Clean Aviation, werden sowohl innovative WET-Technologien als auch hybrid-elektrische Technologien entwickelt. Gestartet wurde SWITCH 2023, innerhalb von drei Jahren soll eine hybridelektrische Fluggasturbine auf Basis des Getriebefans zum Ground Test sowie das WET-Konzept auf den technologischen Reifegrad gebracht werden, der eine erfolgreiche Komponentenvalidierung im Labor beinhaltet. Im Rahmen von SWITCH arbeitet ein internationales Konsortium unter der Führung der MTU zusammen. Industriepartner sind Airbus, Pratt & Whitney, Collins Aerospace und GKN Aerospace, weitere Partner das DLR und Universitäten.
Nahezu emissionsfrei in der Luft: Flying Fuel CellTM
Ein weiteres revolutionäres Antriebskonzept der Luftfahrt ist eine möglichst vollständige Elektrifizierung des Antriebsstrangs. Flying Fuel Cell heißt das MTU-Konzept. Zum Einsatz kommen soll die MTU-Brennstoffzelle ab 2035 zunächst auf kürzeren Strecken im Zubringer- und Regionalflugzeugbereich. Mit verbesserter Effizienz soll sie später dann auch auf der Kurz- und Mittelstrecke fliegen und die Klimawirkung des zivilen Luftverkehrs weiter verringern. Mit diesem Antriebssystem werden weder CO2- und NOx-Emissionen noch Partikel erzeugt. Die Flying Fuel Cell konnte im zweiten Clean Aviation Call 2023 punkten und wurde unter dem Titel „Hydrogen-Electric Zero Emission Propulsion System (HEROPS)“ als ein Förderprojekt aufgenommen.
