Verantwortlicher Forscher: Bruno Benevit
Originaltitel: Wege zu einer nachhaltigen Luftfahrt: Analyse der Emissionen aus dem Flugbetrieb in Europa zur Unterstützung politischer Initiativen
Autor: Nicolò Avogadro und Renato Redondi
Interventionsort: Europa
Stichprobengröße: 9 Millionen Flüge
Sektor: Verkehrswirtschaft
Variable von Hauptinteresse: Treibhausgasemissionen
Art der Intervention: Betriebseffizienz
Methodik: Bottom-up
Zusammenfassung
Angesichts der zunehmenden Debatte über die globale Erwärmung geraten die Treibhausgasemissionen in die öffentliche Meinung. Der Luftverkehr ist einer der Sektoren, der in dieser Hinsicht am meisten Anlass zur Sorge gibt und bei den Akteuren des Sektors eine Nachfrage nach mehr Effizienz hervorruft. Diese Studie bewertete die Treibstoffeffizienz und die Treibhausgasemissionen im Luftfahrtsektor anhand von Daten von interkontinentalen und innereuropäischen Flügen. Die ermittelten Ergebnisse verdeutlichen, dass ein relevanter Anteil der Gesamtemissionen durch Lande- und Startvorgänge entsteht. Die Erkenntnisse verdeutlichten auch die Bedeutung betrieblicher Verbesserungen und deuten darauf hin, dass kürzere Strecken (regional und innereuropäische) weniger effizient sind.
Die Transportbranche spielt eine zentrale Rolle für das globale Wirtschaftswachstum und ist mit dem globalen Integrationsprozess der letzten Jahrzehnte verbunden. Die rasche Ausbreitung hat jedoch zu Umweltbedenken geführt. Der Sektor war der einzige unter den wichtigsten Wirtschaftszweigen Europas, der zwischen 2013 und 2019 einen kontinuierlichen Anstieg der Treibhausgasemissionen (THG) verzeichnete und in diesem Zeitraum etwa ein Viertel der Gesamtemissionen der Europäischen Union ausmachte (AVOGADRO; REDONDI, 2024). Obwohl der Landverkehr den größten Anteil dieser Emissionen ausmacht, ist der Luftverkehr aufgrund seines beschleunigten Wachstums eine der Hauptursachen für Besorgnis erregend. Seit 1990 haben sich die Emissionen des Luftverkehrs mehr als verdoppelt.
Mit der Erwartung eines mittel- und langfristig steigenden Bedarfs in Verbindung mit der Verringerung marginaler Effizienzgewinne beim Treibstoffverbrauch von Flugzeugen hat die Diskussion über die Nachhaltigkeit des Luftfahrtsektors an Bedeutung gewonnen. Angesichts dieses Szenarios haben Regierungen und internationale Institutionen ehrgeizige Ziele zur Dekarbonisierung des Luftverkehrs gesetzt, mit dem Ziel, bis 2050 Netto-CO2-Emissionen von Null zu erreichen.
Angesichts der Tendenz, die Einführung strengerer Umweltrichtlinien, wie etwa CO2-Bepreisungsmechanismen, zu verstärken, haben mehrere Unternehmen versucht, effizientere Maßnahmen zur Kosten- und Emissionsreduzierung zu ergreifen. Zu den bewerteten Initiativen gehören der Einsatz nachhaltiger Treibstoffe, technologische Fortschritte bei Flugzeugen, Verbesserungen im Flugverkehrsmanagement und die Einführung effizienterer betrieblicher Maßnahmen. Das Verständnis von Emissionsmustern und die Identifizierung von Unterschieden in der Treibstoffverbrauchseffizienz verschiedener Flugarten können dazu beitragen, wirksamere Richtlinien zu entwickeln, die es dem Sektor ermöglichen, die Nachfrage nach Flugreisen weiterhin zu decken, ohne die Umweltverträglichkeit zu gefährden.
Der konventionelle Flugbetrieb ist in zwei Hauptphasen unterteilt: Aktivitäten unterhalb von 3.000 Fuß, zu denen Rollen, Start, anfänglicher Steigflug, Anflug und Landung gehören, und Aktivitäten in größeren Höhen, zu denen Steigflug, Reiseflug und Sinkflug gehören. Verschiedene Faktoren wie widrige Wetterbedingungen, Flugverkehrsbeschränkungen und spezifische Flughafenvorschriften können das ideale Flugprofil verändern und die in jeder dieser Phasen erzeugten Emissionen beeinflussen. Auch der Zusammenhang zwischen der Fähigkeit des Luftfahrtsektors, die Nachfrage zu bedienen, und der technologischen und betrieblichen Effizienz von Unternehmen und Flughäfen ist ein relevanter Aspekt für die Bewertung von Emissionen.
In diesem Zusammenhang werden die Umweltauswirkungen des Luftverkehrs zunehmend untersucht, um das Verständnis seiner Treibhausgasemissionen zu verbessern. Die Reiseflugphase (CCD), die den Steigflug, den Flug in Reiseflughöhe und den Sinkflug umfasst, steht traditionell im Mittelpunkt der Forschung, da sie den Großteil der Gesamtemissionen ausmacht. Neuere Studien haben auch damit begonnen, die Emissionen zu analysieren, die bei Lande- und Startvorgängen (LTO) entstehen. Obwohl LTO einen geringeren Anteil an den Treibhausgasen ausmacht, wirken sich die durch LTO erzeugten Emissionen direkt auf die Luftqualität in der Nähe von Flughäfen aus und haben Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und die lokalen Ökosysteme.
Im Rahmen des innereuropäischen Luftverkehrs variieren die Treibhausgasemissionen je nach Struktur des jeweiligen Binnenmarkts und seiner Abhängigkeit vom Luftverkehr. Einige Märkte weisen aufgrund des größeren Volumens an Inlandsflügen höhere Emissionen auf, während andere einen größeren Anteil an grenzüberschreitenden Strecken aufweisen. Die Emissionen auf internationalen Strecken innerhalb Europas sind erheblich, wobei sich der Großteil der Flüge und damit der Emissionen auf einige Verbindungen zwischen großen städtischen Zentren konzentriert.
In mehreren Studien wurden diese Arten von Emissionen auf Flughafen-, Regions- oder Länderebene bewertet, es gibt jedoch immer noch Lücken in der Literatur hinsichtlich der Treibstoffverbrauchseffizienz und der Variabilität der Emissionsmuster zwischen Flughäfen und Ländern auf dem Kontinent. Studien, die sich mit diesem Thema auf integrierte Weise befassen, sind jedoch immer noch rar, insbesondere im europäischen Kontext. Diese Lücke verstärkt die Notwendigkeit, Analysen zu Emissionsstandards und betrieblicher Effizienz im Luftfahrtsektor auszuweiten.
Diese Studie berücksichtigte den europäischen Markt zur Bewertung der Treibhausgasemissionen im Luftverkehr. Zu diesem Zweck nutzten die Autoren ein von der Europäischen Umweltagentur (EEA, 2019) entwickeltes Tool, um die Treibhausgasemissionen im Luftfahrtsektor mit detaillierten Beobachtungen auf Flugebene abzuschätzen. Die in der Studie verwendete Datenbank umfasste kommerzielle Passagierflüge, die neben dem Vereinigten Königreich, Irland und der Türkei auch in Ländern des Schengen-Raums abflogen oder dort ankamen, und wurde aus Aufzeichnungen von Linienflügen gewonnen. Der Datensatz umfasst etwa 9 Millionen Flüge mit insgesamt mehr als 1,53 Milliarden angebotenen Sitzplätzen. Davon fanden rund 6,9 Millionen Flüge innerhalb Europas statt, was 76,7 % der Gesamtzahl mit 1,05 Milliarden angebotenen Sitzplätzen entspricht.
Angesichts der erheblichen Auswirkungen der COVID-19-Pandemie auf den Sektor in den Jahren 2020 und 2021 und der noch unvollständigen Erholung im Jahr 2022 wurde das Jahr 2019 als Referenzjahr gewählt. Zur Abschätzung des Treibstoffverbrauchs und der bei Lande- und Startvorgängen entstehenden Emissionen wurden spezifische Daten zum Treibstoffverbrauch je Flugzeugtyp und Flugphase herangezogen, basierend auf Informationen über Triebwerke und deren Effizienz. Darüber hinaus wurden durchschnittliche effektive Rollzeiten am Boden in die Analyse einbezogen, um Unterschiede zwischen Flughäfen zu erfassen.
Die angewandte Methodik berücksichtigte Informationen über Abflug- und Zielflughäfen sowie die verwendeten Flugzeugmodelle. Dieser Ansatz ermöglichte die Berechnung des Treibstoffverbrauchs und der Emissionen für jeden Flug einzeln sowie eine nach Flugphasen segmentierte Analyse. Die Daten wurden auf Flughafen- und Länderebene aggregiert. Die Methodik berücksichtigte auch die Auswirkungen betrieblicher Faktoren wie Routenabweichungen, Warteverfahren und Fragmentierung des europäischen Luftraums, die sich auf die Effizienz des Flugverkehrs auswirken. Studien zeigen, dass diese Ineffizienzen den Treibstoffverbrauch um 6 bis 12 % erhöhen, da Flugzeuge selten direkten Flugrouten zwischen Abflug- und Zielflughafen folgen (AVOGADRO; REDONDI, 2024).
Die Methode zur Schätzung des Kraftstoffverbrauchs und der Treibhausgasemissionen berücksichtigte die Start- und Landephasen (LTO) und die Reiseflugphase (CCD) getrennt und verfolgte dabei einen Bottom-up , wie von der EUA (2019) vorgeschlagen. Der Kraftstoffverbrauch in der LTO-Phase wurde auf der Grundlage spezifischer Motorverbrauchsfaktoren und der in jeder Unterphase des Zyklus verbrachten Zeit ermittelt. Für die CCD-Phase wurde der Verbrauch unter Berücksichtigung des Flugzeugtyps und der Entfernung zwischen Abflug- und Zielflughafen geschätzt.
Die Emissionen wurden in CO2-Äquivalenten ausgedrückt und umfassen nicht nur Kohlendioxid, sondern auch Methan und Lachgas, gewichtet nach ihrem Treibhauspotenzial. Um Ineffizienzen in der tatsächlichen Flugroute abzubilden, wurde außerdem ein Modell verwendet, das die tatsächlich zurückgelegte Strecke im Verhältnis zur geradlinigen Route anpasst.
Die Hauptanalyse der Emissionen basierend auf der Fluglänge kategorisierte Strecken in vier Gruppen: Regional (weniger als 500 km), Kurzstrecke (zwischen 500 und 1500 km), Mittelstrecke (zwischen 1500 und 4000 km) und Langstrecke (mehr). 4000 km). Um die Heterogenität der Entstehung von Treibhausgasemissionen im Flugbetrieb zu verstehen, haben die Autoren die Auswirkungen in den CCD- und LTO-Phasen sowie in ihren verschiedenen Komponenten abgeschätzt.
Die räumliche Verteilung der während des LTO-Zyklus erzeugten Emissionen variiert zwischen den europäischen Ländern, abhängig vom Flugverkehrsaufkommen und der Bevölkerungsdichte rund um Flughäfen. Daher wurden auch die Emissionswerte in verschiedenen Regionen, Ländern und Reisezielen (Inlands- und Auslandsflüge) berücksichtigt. Abschließend präsentierten die Autoren die Berechnung der Pro-Kopf-Emissionen, um die relativen Auswirkungen dieser Emissionen in jedem Land zu verstehen.
Die Analyse der Emissionen nach Fluglänge ergab, dass Langstreckenflüge zwar nur etwa 10,7 % der Flugbewegungen ausmachten, aber für etwa 60,3 % der gesamten Treibhausgasemissionen verantwortlich waren. Diese hohe Auswirkung war auf die höheren Emissionen pro Flug und pro verfügbarem Sitzplatz in diesem Segment zurückzuführen. Im Durchschnitt wurden bei einem Langstreckenflug 210,4 Tonnen CO2 ausgestoßen, was etwa 700 kg pro Sitzplatz entspricht. Im Vergleich dazu verursacht ein Langstreckenflug etwa 6,5-mal mehr Umweltverschmutzung als ein durchschnittlicher Flug und 15-mal mehr als ein Kurzflug.
Andererseits wiesen Regionalflüge aufgrund der geringeren Energieeffizienz von Regionalflugzeugen und der hohen Häufigkeit von Start- und Landevorgängen auf kurzen Distanzen die höchste Emissionsintensität pro Kilometer und verfügbarem Sitzplatz auf. Andererseits erwiesen sich Mittelstreckenflüge als das umweltfreundlichste Segment, was möglicherweise auf das Gleichgewicht zwischen Flugzeugeffizienz und zurückgelegter Distanz zurückzuführen ist.
Die Verteilung der Emissionen nach Flugphase zeigte, dass Regional- und Kurzstreckenflüge während der Lande- und Startzyklen ein deutlich höheres Emissionsaufkommen aufwiesen (31,5 % bzw. 18,6 %), verglichen mit Mittel- und Langstreckenflügen (10,4 % bzw. 4,3 %). , jeweils). Dies war auf den hohen Kraftstoffverbrauch im Bodenbetrieb und in geringer Höhe zurückzuführen, wo die Motoreffizienz verringert ist. Obwohl die Emissionen während der Reisephase von Langstreckenflügen vorherrschen, waren die Auswirkungen der Emissionen am Boden und beim Start nicht zu vernachlässigen. Schätzungen zufolge verursachten Bodenbewegungen an europäischen Flughäfen jährlich rund 8,65 Millionen Tonnen CO2, wobei sich mehr als die Hälfte dieser Emissionen auf die 17 verkehrsreichsten Flughäfen der Region konzentrierte.
Im Rahmen innereuropäischer Flüge wurden die Gesamtemissionen im Jahr 2019 auf rund 102 Millionen Tonnen CO2 geschätzt, mit durchschnittlich 14,72 Tonnen pro Flug und 96,7 kg pro verfügbarem Sitzplatz. Der Inlandsmarkt jedes Landes hatte großen Einfluss auf die Gesamt- und Pro-Kopf-Emissionen. Die Türkei hatte die höchsten absoluten Emissionen, gefolgt von Spanien, Italien, Frankreich, Deutschland und dem Vereinigten Königreich. Bei der Betrachtung der Pro-Kopf-Emissionen stach Norwegen aufgrund seiner Abhängigkeit vom Luftverkehr und dem häufigen Einsatz weniger effizienter Regionalflugzeuge mit den höchsten Werten hervor. Den Autoren zufolge wurde der Übergang zu Elektroflugzeugen als praktikable Lösung zur Reduzierung der Umweltauswirkungen von Regional- und Inlandsflügen in Märkten mit wenigen Landtransportalternativen identifiziert. Bei internationalen Flügen innerhalb Europas stellten die Verbindungen zwischen Spanien, dem Vereinigten Königreich und Deutschland die Strecken mit der höchsten Umweltverschmutzung dar, was die Notwendigkeit koordinierter Initiativen zur Minderung der Emissionen auf diesen Strecken unterstreicht, einschließlich Investitionen in die Infrastruktur für Hochgeschwindigkeitszüge.
Schätzungen zur räumlichen Verteilung der lokalen Emissionen ergaben, dass die größten Emissionsmengen während der LTO-Phase an Flughäfen im Vereinigten Königreich, in Deutschland, der Türkei, Frankreich und Italien auftraten. Pro Kopf gerechnet verzeichneten Inselstaaten wie Malta, Island und Zypern neben Norwegen aufgrund ihrer geringeren Bevölkerungszahl und größeren Abhängigkeit vom Luftverkehr die höchsten Werte. Die Türkei und das Vereinigte Königreich zeichneten sich durch einen hohen Anteil der mit dem Rollen verbundenen Emissionen aus, die etwa 40 % der Gesamtemissionen aus der LTO-Phase ausmachten.
In diesem Artikel analysierten die Autoren den Zusammenhang zwischen dem Wachstum des Luftverkehrs und den Treibhausgasemissionen und berücksichtigten dabei verschiedene Faktoren, die diese Dynamik beeinflussen. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Expansion des Luftfahrtsektors erheblich zum Anstieg der Emissionen beigetragen hat, wobei die Unterschiede je nach Flugart, Flugzeugeffizienz und aktuellen Umweltvorschriften variieren.
Die Erkenntnisse in diesem Artikel helfen, die Herausforderungen zu verstehen, die mit der Reduzierung von Emissionen im Luftverkehr verbunden sind, und unterstützen die Formulierung von Richtlinien zur Nachhaltigkeit im Luftverkehr. Die Autoren betonen, dass angesichts der Notwendigkeit, Wirtschaftswachstum und Reduzierung der Umweltbelastung in Einklang zu bringen, eine Verbesserung der Vorschriften, die Förderung emissionsärmerer Technologien und ein effizienterer Flugbetrieb zur Emissionsminderung in der Branche beitragen können.
Referenzen
AVOGADRO, N.; REDONDI, R. Wege zu einer nachhaltigen Luftfahrt: Analyse der Emissionen aus dem Flugbetrieb in Europa zur Unterstützung politischer Initiativen. Verkehrsforschung Teil A: Politik und Praxis , vol. 186, S. 104121, Aug. 2024.
EWR. Verkehr: Steigender Ölverbrauch und Treibhausgasemissionen behindern EU-Fortschritte bei der Verwirklichung von Umwelt- und Klimazielen . [sl] Europäische Umweltagentur, 2019.
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