Airbus 320neo: Energiesparende Flugzeuge für die Lufthansa

Die Lufthansa hat den ersten Airbus A320neo erhalten. Der Name kommt von der "New Engine Option", also den neuen Triebwerken des Flugzeugs. Das Flugzeug soll im Vergleich mit dem herkömmlichen Airbus A320 um 3 dB leiser sein sowie etwa 15 Prozent weniger Treibstoff verbrauchen.

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Der Airbus A320neo hat neuartige Triebwerke. (Foto: Airbus)

Dazu kommen einige aerodynamische Verbesserungen durch Winglets, die Airbus unter dem Namen Sharklets schon seit 2012 einbaut. Mit einem vollbesetzten Flugzeug soll der Verbrauch pro Passagier so auf etwa 3 Liter pro 100 Kilometer sinken. Insgesamt hat die Lufthansa 71 A320neo und 45 A321neo für 13,3 Milliarden US Dollar bestellt.

Zu den Verbesserungen der Triebwerke und Aerodynamik kommt auch eine neue Sitzanordnung. Insgesamt sollen 180 Passagiere Platz finden, nachdem zwölf weitere Sitze in der Economy-Klasse eingebaut wurden. Allein das wird eine weitere Einsparung von etwa 6,5 Prozent im Verbrauch pro Passagier bringen. So weit die Pressemeldung.

Treibstoffeinsparungen sind nichts Neues

Solche Einsparungen sind durchaus glaubhaft, denn die Entwicklung hin zu effizienteren Flugzeugen ist weder neu noch überraschend. Nach den ersten "Höher-schneller-weiter"-Exzessen kurz nach der Entwicklung der ersten Jetantriebe kam spätestens mit der ersten Ölkrise die Einsicht, dass Effizienz wichtiger als pure Leistung ist. Trotz der langen Phase niedriger Ölpreise nach den 1970er Jahren fliegt kein modernes Verkehrsflugzeug mehr so schnell wie die alte Boeing 707.

Der Treibstoffverbrauch ist einer der größten Kostenfaktoren beim Betrieb eines Flugzeugs. Nachdem das Prestige des Fliegens und der hohen Geschwindigkeiten nachgelassen hat, mussten zur Profitmaximierung immer mehr Menschen in immer leichteren Flugzeugen untergebracht werden. Fluglinien, die den Treibstoffverbrauch minimieren, haben nach dem Ticketverkauf mehr Profit.

Effizientere Triebwerke durch Getriebe

Aus diesem Grund arbeiten Hersteller schon länger an effizienteren Flugzeugtriebwerken. Das PW1100G-Triebwerk des Airbus bedient sich dafür einiger Tricks. Der wichtigste ist ein Getriebe, das mit den hohen Umdrehungszahlen der Turbine zurechtkommt. Wofür braucht man in einem Düsentriebwerk ein Getriebe?

Um die Triebwerke effizienter zu machen, entfernen sie sich immer mehr vom klassischen Bild eines Düsentriebwerks: Luft wird angesaugt, verdichtet, mit Treibstoff erhitzt und unter hohem Druck durch eine Düse ausgestoßen. Stattdessen ist die Turbine nur noch ein sehr leichtgewichtiger Antrieb für die Luftschaufeln, die Luft an der Turbine vorbei durch einen Mantel blasen.

Mehr Luft bringt mehr Effizienz

Dieser Bypass hat einen guten Grund. Um mit einem Triebwerk mehr Schub zu erzeugen, könnte man die Luft im Triebwerk einfach auf eine höhere Geschwindigkeit bringen. Aber der Energiebedarf dafür steigt mit dem Quadrat der Geschwindigkeit. Bei der Steigerung der Luftmenge ist der Zusammenhang zuerst einmal linear. Die doppelte Luftmenge braucht nur die doppelte Energiemenge. Triebwerke, die mehr Luft mit weniger zusätzlicher Geschwindigkeit ausstoßen, sind deswegen meistens effizienter.

Die Luftschaufeln, die das tun, können aber nur eine bestimmte Umdrehungszahl verkraften. Ohne Getriebe muss die Turbine für diese Umlaufzahl gebaut werden und kann nicht mehr auf bestmögliche Effizienz hin optimiert werden. Natürlich gibt es auch dort Tricks. Man verschachtelt mehrere Turbinen, die mit unterschiedlichen Umdrehungszahlen laufen, um bessere Kompromisse zu erreichen. Um die zentrale Achse einer Turbine läuft eine weitere Turbine auf einer hohlen Achse und so weiter. Das hat aber Grenzen und geht zulasten höherer Komplexität. Das W1100G kommt mit einem Getriebe und zwei verschachtelten Achsen aus.

Durch solche Tricks konnte das Bypass-Verhältnis immer weiter gesteigert werden. Inzwischen wird über zwölfmal so viel Luft um die Turbine herum geleitet, wie durch die Turbine geht. Es gibt jetzt schon Pläne, dieses Verhältnis auf 19:1 zu steigern.

Einsparpotenziale sind begrenzt

Ein Ende ist durchaus absehbar. Um mehr Luft in einem Triebwerk zu verarbeiten, muss das Triebwerk größer und schwerer sein. Das bedeutet auch mehr Luftwiderstand. Wie in jedem System, das immer weiter optimiert wird, wird die mögliche Effizienzsteigerung immer kleiner. Es gibt dabei auch Überlegungen, zu offenen Propellern zurückzukehren. Die sind leichter und haben ohne den Mantel auch weniger Luftwiderstand.

Aber auch ohne diese zusätzlichen Einsparungen sind Flugzeuge im Vergleich zum Auto mit ein oder zwei Insassen keine schlechte Alternative. Luftfahrt führt nicht wegen des Verbrauchs pro 100 Kilometer zu einem hohen Energieverbrauch, sondern wegen der vielen hundert oder tausend Kilometer, die pro Flug zurückgelegt werden.