Schadstoffreduktion im Luftverkehr. Entwicklungsmöglichkeiten und Zukunftschancen

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

1 Einleitung

2 Definitionen
2.1 Luftverkehr
2.2 Nachhaltigkeit

3 Luftverkehr und Umwelt
3.1 Umweltbelastung durch den Flugverkehr
3.2 Schadstoffemissionen im Luftverkehr
3.3 Klimawirkung der Schadstoffemissionen

4 Schadstoffreduktion im Luftverkehr
4.1 Technische und operative Verbesserungen
4.2 Schadstoffausgleichszahlungen und Emissionshandel
4.3 Weitere Maßnahmen zur Schadstoffreduktion

5 Ziele und Zukunftsaussichten

6 Fazit

Literaturverzeichnis

Anhang

Abbildungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1 Einleitung

״Ein Flug nach Teneriffa und zurück ist so klimaschädlich wie ein Jahr Autofahren; dies entspricht einer Emission von 2.000 kg C02 und 3.000 km fliegen entspricht 17.000 km Bahnfahrt oder 7.000 km Auto fahren.“^[1]

Diese Zahlen zeigen deutlich die Klimaschädlichkeit des Fliegens auf. Zwar werden die Flugzeuge immer effizienter, jedoch nimmt trotzdem der C02-Ausstoß stetig zu, da der globale Luftverkehr um ca. drei bis fünf Prozent jährlich wächst.^[2]

Da der zivile Luftverkehr, vor allem für den Tourismus, unverzichtbar ist, denn dieser kann die Passagiere in kürzester Zeit über weite Entfernungen transportieren, ist es notwendig, die klimatischen Auswirkungen der Luftfahrt zu reduzieren, um ein nachhaltiges Wachstum dieser Branche zu ermöglichen.

Ziel der vorliegenden Studienarbeit ist es, die bisherigen Entwicklungen und möglichen Zukunftsaussichten des Luftverkehrssektors, im Hinblick auf die Schadstoffreduktion, zu erarbeiten. In diesem Kontext wird ausführlich darauf eingegangen, inwieweit die Schadstoffemissionen der Flugzeuge die Umwelt beeinträchtigen und mit Hilfe welcher Instrumente diese bereits gesenkt werden bzw. in der Zukunft noch weiter reduziert werden könnten.

Dazu werden zunächst die Begriffe Luftverkehr und Nachhaltigkeit näher betrachtet, um anschließend den Einfluss des Luftverkehres auf die Umwelt zu erläutern, wobei insbesondere auf die Emissionen und deren Klimawirksamkeit eingegangen wird. Im folgenden Kapitel werden verschiedene Möglichkeiten der Schadstoffreduktion aufgezeigt und beispielhaft einige Praxismodelle der Lufthansa angeführt. In diesem Zusammenhang wird der Handel mit Emissionsrechten und die Schadstoffausgleichszahlungen besonders hervorgehoben. Im letzten Kapitel werden allgemeine Richtlinien und Ziele, sowie Zukunftsaussichten zur Umweltfreundlichkeit des Luftverkehres erläutert, um in Kapitel 6 ein abschließendes Fazit zu ziehen.

2 Definitionen

In den folgenden zwei Unterkapiteln werden vorerst die Begriffe Luftverkehr und Nachhaltigkeit definiert und erläutert, um später Verbindungen herstellen zu können.

2.1 Luftverkehr

Luftverkehr umfasst alle Vorgänge, die mit dem Ortswechsel von Personen, Post oder Fracht über den Luftweg Zusammenhängen. Auch beschreibt dieser alle damit verbünde- nen Dienstleistungen, wie Catering an Bord oder Leistungen an den Flughäfen.^[3]

2.2 Nachhaltigkeit

Der Begriff der Nachhaltigkeit kommt ursprünglich aus der Forstwirtschaft des 17. Jahrhunderts und bedeutete, dass nur so viel Bäume abgeholzt werden dürfen, wie auf natür- liehe Weise wieder nachwachsen.^[4]Die Notwendigkeit der Ressourcenschonung wurde somit schon früh erkannt. Eine weiterentwickelte, heute weit verbreitete Definition besagt: ״Nachhaltige Entwicklung ist eine Entwicklung, die gewährt, dass künftige Generationen nicht schlechter gestellt sind, ihre Bedürfnisse zu befriedigen als gegenwärtig lebende.“^[5]

Für Unternehmen bedeutet nachhaltige Entwicklung, dass sie ein Leitbild nicht nur für ökonomisches, sondern auch für soziales und ökologisches Handeln entwickeln, welches im Hinblick auf die Verfügbarkeit von Ressourcen auch spätere Generationen berücksichtigt. Man spricht also davon, Gewinne präventiv umweltfreundlich und sozi al vertraglich zu erwirtschaften, anstatt diese nur in Sozial- und Umweltprojekte fließen zu lassen.^[6]

3 Luftverkehr und Umwelt

Im Folgenden wird sich mit dem ökologischen Aspekt der Nachhaltigkeit in Bezug auf den Luftverkehr beschäftigt. In diesem Umfang wird allgemein auf die Umweltbelastungen, die vom Luftverkehr ausgehen, eingegangen und anschließend die Flugzeugemissionen und deren Auswirkungen auf die Umwelt und das Klima näher beleuchtet.

3.1 Umweltbelastung durch den Flugverkehr

In den Jahren 2000 bis 2008 durchlebte der internationale Zivilluftverkehr ein Wachstum von ca. 30%. Das Jahr 2004 alleine hatte bereits eine Wachstumsrate von 14% und bis zum Jahr 2026 wird weiterhin eine Zunahme des weltweiten Passagieraufkommens um drei bis fünf Prozent jährlich erwartet.^[7]Mit diesem enormen Wachstum nimmt folglich auch die Umweltbelastung durch den internationalen Zivilluftverkehr fortwährend zu.

Fliegen ist die umweltschädlichste Methode der Fortbewegung. Es belastet die Umwelt, indem es global betrachtet zum Abbau der Ozonschicht und zur Beschleunigung des Treibhauseffektes beiträgt.^[8]Außerdem werden Luft und Boden auf regionaler Ebene, durch das Verbrennen und Ablassen von anderen Schadstoffen und Abgasen, wie Z.B. Kerosin, ein Flugkraftstoff, verschmutzt und versauert. Auch zur Eutrophierung der Luft, also zur Zunahme des Anteils unerwünschter Nährstoffe, und der troposphärisehen Ozonbildung tragen die Schadstoffemissionen bei.^[9]

Zusätzlich stellen die Lärmbelästigung durch startende und landende Flugzeuge und der Flächenverbrauch lokal, im Umfeld der Flughäfen, eine Belastung dar.^[10]Des Weiteren verursacht der Flugverkehr die Bildung von, aus Wasserdampf bestehenden, Kondensstreifen und die zusätzliche Bildung von Zirruswolken (hohe Wolken, die ebenfalls aus kleinen Eispartikeln bestehen). Diese Phänomene haben ebenfalls erderwärmende Effekte.^[11]

Auf Grund des großen Umfangs dieses Themengebiets, wird sich im Folgenden ausschließlich mit den Schadstoffemissionen des Flugverkehres beschäftigt. Die anderen Umweltbelastungen werden in dieser Arbeit nicht vertiefend untersucht.

3.2 Schadstoffemissionen im Luftverkehr

Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf den regulär auftretenden, gasförmigen Emissionen, welche während des Flugbetriebs entstehen. ״Als Emissionen wird die von einer bestimmten Quelle ausgehende Menge an Stoffen, Strahlen oder Schallwellen bezeich- net.“^[12]. Die Einwirkung dieser Emissionen auf den Menschen und die Umwelt führt zu Schäden.^[13]Zu den gasförmigen Emissionen zählen einerseits Schadstoffe, andererseits aber auch Klimagase.

Durch die Verbrennung des Kraftstoffes Kerosin in den Triebwerken der Flugzeuge entstehen verschiedene Emissionen, welche als Abgasstrahl aus den Triebwerken wieder austreten.^[14]Dabei wird durch das Triebwerk ein Schubstrahl erzeugt, vergleichbar mit dem einer Rakete. ״Kerosin ist ein Kohlenwasserstoffgemisch, mit ungefähr 86% Koh- lenstoffmassenanteil“^[15], daher wird nach dem Verbrennungsprozess von Kerosin mit dem in der Luft vorhandenen Sauerstoff hauptsächlich Kohlendioxid (C02), aber auch Wasser in Form von Wasserdampf (H20) emittiert.^[16][17][18]Außerdem entstehen während der Verbrennung von Kerosin noch einige Nebenprodukte, insbesondere Stickoxide (NOx), Kohlenmonoxid (CO), unverbrannte Kohlenwasserstoffe (UHC), Ruß (reiner Kohlenstoff), Schwefel oxid (S02) und Ozon (03).[1718]־

Beeinflusst werden die Schadstoffemissionen zudem von den Belastungszuständen der Triebwerke, also von der Triebwerkstechnik.^[19]Man geht davon aus, dass im Durchschnitt 3,15 kg C02, 1,24 kg H20, 6-19 g NOx und 0,7-2,5 g CO pro Verbrennung eines Kilogramm (kg) Kerosin entstehen. Zusätzlich treten Schwefeloxidemissionen auf, welche vom jeweiligen Schwefelgehalt des Treibstoffes abhängig sind.^[20]Sie betragen jedoch im Durchschnitt ca. lg pro Kilogramm. Die folgende Abbildung 1 soll dies zusätzlich veranschaulichen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Verbrennung von 1 kg Kerosin (Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an: Pompl [2006], S. 70.)

Ein Flug lässt sich in mehrere Betriebszustände unterteilen, in welchen unterschiedliche Mengen der Schadstoffe freigesetzt werden. Die bodennahen Emissionen sind dabei primär für die Belastungen der Bereiche des Flughafens sowie der unmittelbaren Umgebung von Bedeutung. Für neue Flugzeugbaumuster hat die ICAO (International Civil Aviation Organisation) Grenzwerte für das Take-Off und Landing des LTO-Zyklus, welcher im Anhang beigelegt ist, festgelegt. Diese Werte sind im Chicagoer Abkommen von 1944 enthalten und wurden mehrmals verschärft.^[21]

Zusätzlich wird während des Flugprozesses Wasserdampf in Form von Kondensstreifen freigesetzt.^[22]Diese entstehen durch die Kondensation des Wasserdampfes aus den Abgasen und werden zu kleinen Wassertropfen, welche in der kälteren Umgebungsluft schnell zu Eispartikeln gefrieren.^[23]In trockener Luft verdampfen diese rasch wieder. In sehr feuchter Luft verbleiben diese jedoch und breiten sich aus, sodass künstliche Zirruswolken entstehen.

3.3 Klimawirkung der Schadstoffemissionen

Seit den 1950er Jahren wird der globale Klimawandel als immer wichtiger werdendes Umweltproblem mit enormen Umfang wahrgenommen, denn ein ״menschengemachter Klimawandel“^[24]ist seitdem nachweisbar.^[25]Die Menschheit trägt zu diesem Problem bei, da durch die Freisetzung bestimmter Treibhausgase die Erde langfristig erwärmt wird. Dies wirkt sich insofern negativ auf die Umwelt auf, als dass beispielsweise die Pole schmelzen und der Meeresspiegel steigt. Außerdem steigt das Risiko des Auftretens von Naturkatastrophen oder anderen extremen Wetterereignissen. Diese Faktoren haben allesamt Auswirkungen auf das Leben der Weltbevölkerung sowie auf die Existenz von Flora und Fauna.^[26]

Der Beitrag des Luftverkehres zu den gesamten Treibhausgasemissionen, welche direkt auf menschliche Aktivitäten zurückzuführen sind, beträgt laut dem Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) circa zwei bis drei Prozent.^[27]Die der anderen Verkehrsträger wird insgesamt auf ungefähr 13% geschätzt.^[28]Wenn der Luftverkehr, wie erwartet wird, auch in Zukunft immer schneller wachsen wird, wird folglich auch weiterhin ein rasanter Anstieg der Emissionen zu erwarten sein.

Bei der Verbrennung fossiler Energieträger (z.B. Kerosin) entsteht, wie in Kapitel 3.2.1 erläutert, der Hauptverursacher des Klimawandels, nämlich C02. Bei dem Verbrennungsprozess entsteht ebenfalls H20 in Form von Wasserdampf. Diese Emissionen ״Stehen in einem festen Verhältnis zum Treibstoffverbrauch“^[29], da bei einer Verwendung von mehr Treibstoff auch automatisch die Menge der emittierten Stoffe steigt.^[30]Diese Schadstoffemissionen wirken sich ״eher langfristig und mittelbar aus“^[31], da sie bis zu mehrere Wochen, C02 sogar bis zu 60 Jahre, in der Atmosphäre verbleiben.^[32]Das bedeutet, dass die Umweltauswirkungen von C02 unabhängig vom Ort der Emissionsentstehung auftreten, da sie sich auf Grund der Langlebigkeit des Gases weitflächig über die gesamte Erde verteilen.^[33]Somit sind die Umweltfolgen der Schadstoffe auf der ganzen Welt sichtbar.^[34]

Aber im Gegensatz zu allen anderen Emittenten, ist der Luftverkehr der einzige, der auch in einer Höhe von acht bis 15 km, in der Stratosphäre, Schadstoffe freisetzt.^[35]Der Sachverhalt wird dadurch komplexer, da die Emissionen in den unterschiedlichen atmosphärischen Schichten auch verschiedene Wirkungen nach sich ziehen. Die folgende Abbildung 2 stellt die atmosphärischen Schichten bildlich dar und dient der klareren Anschauung

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Atmosphäreschichten der Erde (Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an: Pompl [2006], S. 71.)

Trotz der immer noch zahlreichen Wissenslücken in der Klimaforschung, kann gesagt werden, dass die Emission von Schadstoffen durch den Luftverkehr in dieser Schicht der Atmosphäre eine besonders hohe Klimawirksamkeit zugerechnet wird. Beispielsweise wird durch die Emission von Stickoxiden in der Stratosphäre Ozon gebildet, welches in dieser Höhe merklich zur Erderwärmung beiträgt.^[36]

Fast alle Emissionen des Luftverkehres wirken erderwärmend.^[37]C02und H20 verursachen zudem weitere Treibhauseffekte. Mitverursacher für saure Niederschläge und Ozonbildung in Bodennähe, welcher die Bildung des so genannten Sommersmogs begünstigt, sind bspw. NOx, S02 und UHC.^[38]Außerdem fördern die meisten, aber vor allem CO, Gesundheitsschäden, wie bspw. Atemwegserkrankungen oder Herz-und Kreislaufprob- lerne.

Neben den genannten Emissionen entstehen auch Kondensstreifen, welche dazu in der Lage sind, die Bewölkung zu verändern, indem sie künstliche Zirruswolken bilden und

[...]

^[1]'Berg [2012], S.302.

^[2]Vgl. V. Hirschhausen/Beckers [2011], o. s.

^[3]Vgl. Conrady/Fichert/Sterzenbach [2013], s. 3.

^[4] Vgl. Müller [2007], s. 26.

^[5]Hauff [1987], S.46.

^[6]Vgl. Pufé [2014], s. 16

^[7]Vgl. V. Hirschhausen/Beckers [2011], o. s.

^[8]Vgl. Berg [2012], s. 302.

^[9] Vgl. Pompi [2006], s. 67.

^[10] Vgl. Pompi [2006], s. 67.

^[11]Vgl. V. Hirschhausen/Beckers [2011], o. s.

^[12]Conrady/Fichert/Sterzenbach [2013], s. 68.

^[13]Vgl. Conrady/Fichert/Sterzenbach [2013], s. 68.

^[14]Vgl. Braun [2015], o.s.

^[15]Schumann [2008], S.144.

^[16] Vgl. Schumann [2008], S.145.

^[17] Vgl. Pompi [2009], s. 69.

^[18] Vgl. Pompi [2009], s. 69.

^[19]Vgl. Conrady/Fichert/Sterzenbach [2013], s. 80.

^[20]Vgl. Pompi [2009], s. 69.

^[21]Vgl. Conrady/Fichert/Sterzenbach [2013], s. 80.

^[22]Vgl. V. Hirschhausen/Beckers [2011], o. s.

^[23] Vgl. Schumann [2008], S.145.

^[24] Madry/Fischer [2014], o.s.

^[25]Vgl. Madiy/Fischer [2014], o.s.

^[26] Vgl. Hobe/Boewe/Geisler [2009], s. 13.

^[27] Vgl. Knorr [2011], S.4.

^[28]Vgl. Conrady/Fichert/Sterzenbach [2013], s. 81.

^[29]Conrady/Fichert/Sterzenbach [2013], s. 81.

^[30]Vgl Conrady/Fichert/Sterzenbach [2013], s. 81.

^[31] Pompi [2009], s. 69.

^[32]Vgl. Schumann [2008], S.144.

^[33]Vgl. Umweltbundesamt [2012], s. 2.

^[34] Vgl. Pompi [2009], s. 69.

^[35]Vgl. Conrady/Fichert/Sterzenbach [2013], s. 81.

^[36] Vgl. Schumann [2008], S.144.

^[37]Vgl. Umweltbundesamt [2012], s. 1.

^[38]Vgl. Pompi [2009], s. 69.