Die Luft- und Raumfahrtindustrie steht zunehmend unter Druck, ihren ökologischen Fußabdruck zu verringern, und die Akteure entlang der gesamten Wertschöpfungskette intensivieren ihre Bemühungen, den Luftverkehr nachhaltiger zu gestalten. Während sich ein Großteil der Aufmerksamkeit auf disruptive Technologien wie Flugzeugdesigns der nächsten Generation und alternative Kraftstoffe richtet, sind diese vielbeachteten Innovationen nur ein Teil der Lösung. Auch operative Strategien spielen eine entscheidende Rolle bei der Reduktion von Emissionen, der Senkung des Treibstoffverbrauchs und der Begrenzung von Umweltauswirkungen.
Die Emissionen der Luftfahrt stammen hauptsächlich aus drei Quellen: dem Flugbetrieb, dem Bodenbetrieb und der Nutzung der Infrastruktur. Durch strategische Hebel wie Flugzeugdesign, Kraftstoffinnovationen, Elektrifizierung und Optimierung können diese Emissionen reduziert werden.
Dies ist der zweite Artikel unserer dreiteiligen Reihe zur Nachhaltigkeit in der Luftfahrt. Wir beleuchten darin bestehende und aufkommende Initiativen für eine nachhaltigere Luftfahrt, einschließlich des Kraftstoffeinsatzes in der Luft und am Boden sowie des Infrastrukturmanagements, und zeigen einen gemeinsamen Trend auf, der all diese Ansätze verbindet: die Digitalisierung.
Heute decken die derzeit entwickelten Flugzeugkategorien sowie die eingesetzten Kraftstoffe alle aktuell genutzten Segmente der Luftfahrt ab. Sie adressieren den Bedarf an Flugzeugkapazitäten von weniger als 30 PAX bis über 100 PAX sowie unterschiedliche Reichweiten von Kurz- bis Langstrecke.
Wie die obige Tabelle zeigt, sind diese Konzepte zwar zentral, bringen jedoch potenzielle Nachteile mit sich und brauchen möglicherweise Jahrzehnte, um ihre ökologischen Vorteile voll zu entfalten. Angesichts der Dringlichkeit des Klimawandels kann es sich die Luftfahrtindustrie jedoch nicht leisten zu warten. Hier kommen unmittelbar umsetzbare Strategien ins Spiel – Lösungen, die bereits heute implementiert werden können, um die Umweltbilanz des Sektors spürbar zu verbessern: sowohl bei Flugzeugen (in der Luft und am Boden) als auch bei der Infrastruktur durch Elektrifizierung und Optimierung.
Wir haben gesehen, dass die Elektrifizierung eine zentrale Rolle in der Luftfahrtindustrie spielt, insbesondere im Hinblick auf zukünftige Antriebssysteme. Während jedoch viel Aufmerksamkeit auf revolutionäre Flugzeugdesigns und alternative Kraftstoffe gerichtet ist, schreitet die Elektrifizierung verschiedener Bereiche des Flugbetriebs leise, aber wirkungsvoll voran und trägt maßgeblich zur Dekarbonisierung des Luftverkehrs bei.
Bodengeräte (Ground Support Equipment, GSE) sind für jeden Flug unerlässlich – etwa Gepäckwagen, Tankfahrzeuge oder Schleppfahrzeuge, die den Flughafenbetrieb am Laufen halten. Traditionell werden diese Fahrzeuge mit Diesel betrieben und tragen dadurch zu Treibhausgasemissionen und Luftverschmutzung bei. Inzwischen entwickelt sich elektrisches GSE (eGSE) mit Elektromotoren zum Industriestandard. Der Seattle-Tacoma International Airport berichtete, dass durch die Einführung von eGSE jährlich rund 10.000 Tonnen Treibhausgase (THG) eingespart werden. Diese Maßnahmen am Boden werden zusätzlich durch sogenannte „Green Taxiing“-Lösungen ergänzt, bei denen Flugzeuge elektrische Systeme nutzen, um sich auf Rollbahnen zu bewegen, ohne ihre Strahltriebwerke einzusetzen. Durch die Kombination von eGSE und Green-Taxiing-Technologien können Flughäfen ihre Umweltbilanz deutlich verbessern und gleichzeitig die operative Effizienz steigern.
Flugzeuge benötigen auch im geparkten Zustand am Gate Energie – beispielsweise für Beleuchtung, Klimaanlage oder Bordelektronik. Früher wurde diese Energie häufig über bordeigene Hilfstriebwerke (Auxiliary Power Units, APUs) erzeugt, die Kerosin verbrennen und CO₂ ausstoßen. Systeme zur stationären Bodenstromversorgung (Fixed Electrical Ground Power, FEGP) liefern saubere, erneuerbare Energie direkt aus dem Stromnetz des Flughafens an das Flugzeug. Viele Flughäfen setzen zudem verstärkt auf erneuerbare Energiequellen wie Solar- oder Windenergie, um diese Versorgung sicherzustellen und den Bodenberieb nachhaltiger zu gestalten.
Von der Flugplanung bis zur Landung am Zielort kommen zahlreiche Strategien und Technologien zum Einsatz, um die Umweltauswirkungen jeder Reise zu verbessern. Zunächst ein Überblick darüber, wie der Flugbetrieb optimiert wird, um ihn nachhaltiger zu gestalten.
Durch den Einsatz von Satelliten und bordeigener Systeme anstelle traditioneller bodengestützter Funkfeuer ermöglicht Performance-Based Navigation (PBN) direktere Flugrouten. PBN entspricht in der Luftfahrt dem Wechsel von einer Papierkarte zu einem GPS-System. Diese Präzision reduziert den Treibstoffverbrauch durch kürzere Flugstrecken und senkt damit die CO₂-Emissionen. Das PBN-Konzept wurde 2008 von der International Civil Aviation Organization (ICAO) eingeführt, befindet sich jedoch weiterhin in der weltweiten Umsetzung (die Verordnung 2018/1048 der Europäischen Union sieht vor, dass bis zum 6. Juni 2030 PBN bei den meisten Flügen eingesetzt werden soll). Die International Air Transport Association (IATA) schätzt, dass weltweit durch kürzere PBN-Routen jährlich 13 Millionen Tonnen CO₂ eingespart werden könnten. Eine Win-win-Situation für Fluggesellschaften und Umwelt.
PBN trägt zur Präzision moderner Air Traffic Management (ATM)-Systeme bei, insbesondere in Verbindung mit Flugtrajektorien- und Treibstoffoptimierung. Zudem ermöglichen diese Systeme eine Echtzeitnavigation auf besonders effizienten Routen, indem Turbulenzen umflogen oder Rückenwinde genutzt werden. Im Jahr 2024 schätzten Airbus und der European ATM Master Plan, dass die Optimierung von Flugtrajektorien und eine verbesserte Koordination mit Partnern des Luftverkehrsmanagements die durchschnittlichen CO₂-Emissionen pro Flug um 5–10 % senken können. Um Energie zu sparen und Emissionen zu reduzieren, prüfen einige Akteure – wie Airbus UpNext mit dem Projekt fello’fly – zudem das Fliegen in Formation in einer V-Formation, inspiriert von Zugvögeln.
ATM-Systeme setzen außerdem auf Strategien zur Vermeidung von Kondensstreifen, insbesondere durch Anpassung von Flugrouten und -höhen, um Gebiete mit hoher Wasserdampfkonzentration zu umgehen. Kondensstreifen verstärken die globale Erwärmung durch das sogenannte ‚Energy Forcing‘ und könnten laut der BBC mehr als die Hälfte (57 %) der gesamten Klimaauswirkungen der Luftfahrt ausmachen. Im japanischen Luftraum stellte eine Studie fest, dass nur 2 % der Flüge rund 80 % des Energy Forcing durch Kondensstreifen verursachen. Werden Flugzeiten und -routen angepasst, um diese besonders kritischen Zonen in bestimmten Höhen- und Wetterbedingungen zu vermeiden, sind signifikante Verbesserungen möglich.
Beim Autofahren auf der Autobahn ist es deutlich kraftstoffeffizienter, eine konstante Geschwindigkeit zu halten, als ständig zu bremsen und zu beschleunigen. Dasselbe Prinzip gilt für Flugzeuge. Continuous Climb Operations (CCO) und Continuous Descent Operations (CDO) sorgen für einen gleichmäßigen, unterbrechungsfreien Steig- und Sinkflug, wodurch Treibstoffverbrauch und Emissionen reduziert werden. Laut NATS würde bereits eine Steigerung der CDO-Anwendungen um 5 % im Vereinigten Königreich jährlich rund 10.000 Tonnen CO₂ einsparen.
Nachhaltigkeit in der Luftfahrt ist eine Teamleistung, und Collaborative Decision Making (CDM) ist ein konkreter Kooperationsansatz. CDM bringt Fluggesellschaften, Flughäfen und Flugsicherungsstellen zusammen, um Echtzeitinformationen zu teilen und gemeinsame Entscheidungen zur Effizienzsteigerung zu treffen. Ob Anpassung von Abflugzeiten zur Vermeidung von Staus oder Koordination von Gate-Zuweisungen zur Reduzierung von Rollzeiten – CDM stellt sicher, dass alle Beteiligten auf das gemeinsame Ziel der Emissionsreduktion hinarbeiten. CDM kann mehrere positive Effekte haben, darunter bessere Entscheidungsqualität, stärkere Einbindung der Stakeholder, erhöhte Innovationsfähigkeit und effizientere Ressourcennutzung. Zudem trägt CDM wesentlich zur Reduzierung von Warteschleifen bei, einer bedeutenden Quelle von CO₂-Äquivalent-Emissionen. Der direkte Emissionseffekt ist zwar schwer exakt zu quantifizieren, jedoch wurde CDM in verschiedenen Umweltkontexten – etwa bei der Verbesserung des ATM – mit positiven Ergebnissen umgesetzt.
Flughäfen sind stark frequentiert, mit Flugzeugen, die nahezu im Minutentakt rollen, starten und landen. Diese Überlastung verursacht nicht nur Verspätungen, sondern auch unnötigen Treibstoffverbrauch und Emissionen, wenn Flugzeuge auf dem Rollfeld warten. Surface Congestion Management (SCM)-Systeme fungieren als „Flugsicherung am Boden“ und optimieren die Bewegungsabläufe, um Verzögerungen zu minimieren und Treibstoffverbrauch zu senken. Durch eine effiziente Koordination der Bodenbewegungen trägt SCM zudem dazu bei, unnötige Warteschleifen in der Luft zu vermeiden, die Staus und Treibstoffverbrauch weiter erhöhen. Ein Artikel des Massachusetts Institute of Technology aus dem Jahr 2012 schätzte für lediglich acht große Flughäfen Einsparungen von über 2 Milliarden US-Dollar an Treibstoffkosten innerhalb von 20 Jahren.
Die Platzierung von Gepäck und Fracht im Flugzeug hat erheblichen Einfluss auf die Treibstoffeffizienz. Fortschrittliche Lastmanagementsysteme stellen sicher, dass das Gewicht so verteilt wird, dass der Luftwiderstand minimiert und die Effizienz maximiert wird. Optimal ausbalancierte Flugzeuge benötigen weniger Treibstoff und verursachen entsprechend geringere Emissionen. Im Jahr 2024 schätzte a-ice, dass eine Optimierung des Schwerpunkts den Treibstoffverbrauch pro Flug um 1 bis 2 % senken kann.
Mit der Expansion und Modernisierung von Flughäfen rückt nachhaltige Infrastruktur zunehmend in den Fokus. Umweltzertifizierte Terminals setzen Maßstäbe – mit energieeffizientem Design, Wassereinsparung und nachhaltigen Materialien. Diese Terminals verfügen häufig über moderne Heiz- und Kühlsysteme, energieeffiziente Beleuchtung sowie begrünte Dächer zur Wärmedämmung und Regenwassermanagement. Darüber hinaus investieren Flughäfen in nachhaltige Verkehrsanbindungen wie elektrische Shuttlebusse oder Fahrradwege, um die Umweltbelastung durch Passagierströme zu reduzieren. Der Aufbau eines nachhaltigeren Ökosystems rund um und innerhalb des Flughafens trägt zur Reduzierung von Treibhausgasemissionen (durch Elektrifizierung, erneuerbare Energieanlagen usw.), zur Verbesserung des Wassermanagements (beispielsweise sparen die Wassersparmaßnahmen des Sydney Airport jährlich 75 Millionen Liter Wasser), zur Abfallreduzierung und Förderung des Recyclings sowie zum Schutz der Biodiversität bei.
Wie die verschiedenen Initiativen zur Förderung einer umweltfreundlichen Luftfahrt zeigen, zieht sich ein gemeinsamer roter Faden durch alle Maßnahmen: die zentrale Rolle digitaler Technologien. Von Performance-Based Navigation bis zu fortschrittlichen Lastmanagementsystemen steht die Digitalisierung im Mittelpunkt zahlreicher Nachhaltigkeitsinitiativen in der Luftfahrt. Die Integration modernster Technologien steigert nicht nur die operative Effizienz, sondern trägt durch Innovationen wie digitale Zwillinge, KI-gestützte Systeme oder Blockchain-Strukturen erheblich zur Reduzierung des ökologischen Fußabdrucks bei. Gleichzeitig ist es wichtig, neben dem enormen Potenzial auch die damit verbundenen Herausforderungen zu berücksichtigen.
Obwohl die Digitalisierung ein Schlüssel zur nachhaltigen Luftfahrt ist, bringt sie Herausforderungen mit sich – insbesondere hinsichtlich des Energiebedarfs. Die großen Rechenzentren und die erforderliche Rechenleistung für KI-Algorithmen und digitale Plattformen verbrauchen erhebliche Energiemengen. Stammt diese Energie aus nicht erneuerbaren Quellen, würden die ökologischen Vorteile durch zusätzliche CO₂-Emissionen wieder aufgehoben. Daher ist es entscheidend, die digitale Transformation der Luftfahrt mit erneuerbaren Energien zu betreiben. Viele Flughäfen investieren in Solaranlagen, Windkraftanlagen und weitere erneuerbare Energiequellen, um ihre digitalen Prozesse ebenso nachhaltig zu gestalten wie ihre physischen.
Im Mai 2022 stellte ein Bericht von ISAE-Supaéro fest, dass die globale CO₂-Intensität von Strom weltweit (sofern nicht aus erneuerbaren Quellen) 132 gCO₂-eq/MJ beträgt, während die Verbrennung von Kerosin 88 gCO₂-eq/MJ verursacht. Auf Basis einer Schätzung des weltweiten Energiebedarfs der Luftfahrt im Jahr 2050 würde die Branche – sofern sich der globale Strommix nicht ändert – 1 GtCO₂-eq mehr ausstoßen als bei Nutzung von Kerosin. Dies unterstreicht die Bedeutung der Rückverfolgbarkeit der eingesetzten Energiequellen sowie einer globalen Ausweitung nachhaltiger Energieproduktion. Darüber hinaus stellt neben dem Energiebedarf auch die Nutzung seltener Erden (Graphit, Kobalt, Indium, Wolfram usw.), die in digitalen Lösungen enthalten sind, eine Herausforderung dar. Wie das Buch The War of Rare Metals von Guillaume Pitron beschreibt: „Unsere Suche nach einem neuen Wachstumsmodell hat zu einer verstärkten Ausbeutung der Erdkruste zur Gewinnung seltener Metalle geführt – mit Umweltfolgen, die schlimmer sind als die der Ölförderung.“ Wenn die Luftfahrt ihre Umweltauswirkungen über Digitalisierung reduzieren will, muss die Entwicklung umweltfreundlicherer Materialien Priorität haben.
Die Luftfahrtindustrie hat zwar bemerkenswerte Fortschritte bei der Reduzierung ihrer Umweltauswirkungen durch innovative Strategien erzielt, doch müssen auch potenzielle Nachteile dieser Lösungen berücksichtigt werden. Der Übergang zu elektrisch oder wasserstoffbetriebenen Flugzeugen bietet großes Potenzial für emissionsfreies Fliegen, bringt jedoch erhebliche Herausforderungen im Bereich Energiespeicherung und Infrastruktur mit sich. Ebenso birgt die verstärkte Nutzung von Digitalisierung und KI zur Optimierung des Flugverkehrs das Risiko eines höheren Energieverbrauchs und steigender Treibhausgasemissionen, insbesondere wenn keine erneuerbaren Energiequellen genutzt werden. Werden Materialherkunft und Energiequellen digitaler Lösungen vernachlässigt, kann das gravierendere Folgen haben als der aktuelle Zustand. Deshalb ist die Rückverfolgbarkeit dieser Ressourcen entscheidend. Die dargestellten operativen Strategien reduzieren bereits Emissionen, erfordern jedoch präzise Koordination und können die Komplexität des Luftverkehrsmanagements erhöhen.
Diese Entwicklungen weisen der Luftfahrt den Weg in eine nachhaltigere Zukunft, verdeutlichen jedoch zugleich die Notwendigkeit einer sorgfältigen Abwägung und ausgewogenen Umsetzung, um unbeabsichtigte Umweltauswirkungen zu vermeiden. Dies stellt eine reale Herausforderung für Unternehmen der Luft- und Raumfahrt dar. Wir von Alcimed begleiten Branchenakteure dabei, die richtigen strategischen Entscheidungen zu treffen und ihre Projekte erfolgreich weiterzuentwickeln. Kontaktieren Sie gerne unser Team.
Über den Autor,
Alexandre, Projecr Manager in Alcimeds Luftfahrt-, Raumfahrt- und Verteidiungsteam in Frankreich
Luftfahrt, Raumfahrt, Verteidigung
Wie kann der Luft- und Raumfahrtsektor Rohstoffe besser beschaffen, um die Luftfahrt resilienter zu machen? Recycelte oder nachhaltig gewonnene Materialien Eine effektivere Beschaffung von ...
Branchenübergreifend
Die 3R-Strategie in der Luftfahrt Angesichts der zunehmenden Zahl an Flugzeugen, die sich am Ende ihrer Lebensdauer befinden, hat sich die Luftfahrtindustrie organisiert, um Lösungen für das ...
Data - KI
Datenverarbeitung: eine Aktivität mit großen Auswirkungen auf die Umwelt Ein unterschätzter ökologischer Fußabdruck Der Digitalsektor ist bereits für 2 bis 4 % der weltweiten ...