Hybrid-elektrische Regionalflugzeuge, neue Kurz- und Mittelstreckenjets und Wasserstoff als Energieträger: Mit Clean Aviation bündelt die Europäische Union einen großen Teil ihrer Forschungsaktivitäten für klimaverträglichere Verkehrsflugzeuge. Das Programm bringt Flugzeug- und Triebwerkshersteller, Zulieferer, Forschungseinrichtungen und Universitäten zusammen. Ziel sind Technologien, die ab Mitte der 2030er-Jahre in neue Flugzeuggenerationen einfließen können.
Clean Aviation ist eine der zentralen europäischen Forschungsinitiativen für die technologische Weiterentwicklung der kommerziellen Luftfahrt. Hinter dem Programm steht die Clean Aviation Joint Undertaking (CAJU), eine öffentlich-private Partnerschaft zwischen der Europäischen Union und Unternehmen sowie Forschungseinrichtungen der europäischen Luftfahrtindustrie. Sie ist Teil des EU-Forschungsprogramms Horizon Europe.
Dabei geht es ausdrücklich nicht um die Entwicklung eines einzelnen Flugzeugs oder Triebwerks. Clean Aviation bildet vielmehr einen gemeinsamen Forschungsrahmen, in dem unterschiedliche Technologien entwickelt, integriert und bis hin zu größeren Demonstratoren erprobt werden.
Untersucht werden neue elektrische und hybrid-elektrische Antriebsarchitekturen, deren Energieversorgung sowie die Integration in neue Flugzeugkonfigurationen. Dazu gehören unter anderem Batterien, elektrische Antriebe, Hochvolt-Systeme und die Kombination mehrerer, räumlich verteilter Antriebseinheiten; auch Brennstoffzellen werden als mögliche Energiequelle für weiterführende Regionalflugzeugkonzepte betrachtet.
Das Programm verfügt über ein Gesamtvolumen von rund 4,1 Milliarden Euro. Davon kommen bis zu 1,7 Milliarden Euro aus EU-Mitteln; die privaten Partner sollen mindestens 2,4 Milliarden Euro beitragen.
Von der Forschung zum Flugzeug ab 2035
Clean Aviation verfolgt einen vergleichsweise konkreten Zeithorizont. Die entwickelten Technologien sollen soweit reifen, dass sie die Entwicklung neuer Flugzeuge mit einer möglichen Indienststellung ab etwa 2035 unterstützen können.
Gegenüber einem Flugzeug auf dem technologischen Stand von 2020 zielt Clean Aviation bei Regional- sowie Kurz- und Mittelstreckenflugzeugen auf rund 30 Prozent weniger CO₂-Emissionen allein durch neue Flugzeug- und Antriebstechnologien. Unter Einbeziehung von Sustainable Aviation Fuels nennt das Programm für diese Konzepte Netto-CO₂-Minderungen von rund 86 Prozent.
Damit liegt zwischen Forschung und möglicher Serienanwendung bewusst noch ein erheblicher Entwicklungsschritt. Clean Aviation soll Technologien nicht selbst bis zum fertigen Verkehrsflugzeug führen. Aufgabe des Programms ist es vielmehr, technische Risiken zu reduzieren, Systeme zu integrieren und relevante Technologien möglichst bis zu einem Reifegrad zu bringen, auf dessen Basis Hersteller anschließend konkrete Programme starten können.
Drei Technologiefelder stehen im Mittelpunkt
Inhaltlich gliedert Clean Aviation seine Arbeit in drei große Entwicklungsbereiche:
Hybrid-elektrische Regionalflugzeuge
Der erste Schwerpunkt betrifft hybrid-elektrische Regionalflugzeuge. Untersucht werden neue elektrische und hybrid-elektrische Antriebsarchitekturen, deren Energieversorgung sowie die Integration in neue Flugzeugkonfigurationen. Dazu gehören beispielsweise Batterien, Brennstoffzellen, elektrische Antriebe, Hochvolt-Systeme und verteilte Propulsion. Clean Aviation betrachtet hier unter anderem Regionalflugzeuge, deren neue Technologien ab etwa 2035 einsatzreif werden könnten.
Effiziente Kurz- und Mittelstreckenflugzeuge
Ein zweiter Bereich beschäftigt sich mit besonders effizienten Kurz- und Mittelstreckenflugzeugen. Hier stehen neue Flugzeugarchitekturen und sehr effiziente thermische Antriebssysteme im Mittelpunkt. Dazu gehören beispielsweise neue Gasturbinenkonzepte und möglicherweise Open-Rotor- beziehungsweise Open-Fan-Architekturen. Eine deutlich höhere Effizienz soll gleichzeitig den Einsatz von alternativen Energieträgern wie SAF erleichtern, deren Herstellung aufwendiger und deren Verfügbarkeit zunächst begrenzt sein dürfte.
Wasserstoffbetriebene Flugzeuge
Der dritte Schwerpunkt umfasst Technologien für wasserstoffbetriebene Flugzeuge. Geforscht wird unter anderem an der Speicherung von Flüssigwasserstoff, der Versorgung von Flugzeugsystemen, Brennstoffzellen sowie an der direkten Verbrennung von Wasserstoff in Gasturbinen. Welche Lösung sich für welche Flugzeugklasse eignet, ist dabei ausdrücklich Teil der Forschungsarbeit.
Projekte wie NEWBORN, das Brennstoffzellensysteme im Megawattbereich entwickelt, oder HERA, das unterschiedliche Architekturen für zukünftige Regionalflugzeuge untersucht, sind konkrete Bausteine innerhalb dieses größeren Forschungsprogramms.
Clean Aviation baut auf Clean Sky auf
Das Programm wurde Ende 2021 als Nachfolger der europäischen Forschungsprogramme Clean Sky und Clean Sky 2 gestartet. Die rechtliche Grundlage bildet die EU-Verordnung 2021/2085; offiziell startete Clean Aviation am 1. Dezember 2021.
Die Vorgeschichte reicht bis 2008 zurück. Damals nahm die erste Clean-Sky-Initiative ihre Arbeit auf. Es folgte ab 2014 Clean Sky 2, das zahlreiche Technologien für Flugzeugstrukturen, Triebwerke, Systeme, Regionalflugzeuge und neue Flugzeugkonfigurationen entwickelte und in Demonstratoren erprobte. Clean Aviation führt diese Arbeit fort, verschiebt den Schwerpunkt jedoch stärker auf Technologien, die einen grundlegenden Wechsel bei Energieversorgung und Antrieb ermöglichen sollen.
Das Programm selbst läuft bis Ende 2031. Die Entwicklungsarbeit ist in mehrere Phasen gegliedert. Während die erste Phase vor allem der Auswahl und Reifung unterschiedlicher Technologieansätze dient, rücken anschließend deren Integration und Demonstration auf System- und Flugzeugebene stärker in den Mittelpunkt.
Airbus, Safran, Rolls-Royce, DLR und zahlreiche weitere Partner
Entsprechend breit ist das Teilnehmerfeld. Zu den privaten Gründungsmitgliedern gehören unter anderem Airbus, Dassault Aviation, Leonardo, Safran, Rolls-Royce Deutschland, MTU Aero Engines, Honeywell, Collins Aerospace, GKN Aerospace, Liebherr Aerospace und Lufthansa Technik. Mit DLR, Fraunhofer, ONERA, NLR und der University of Patras sind zugleich große Forschungsorganisationen und Hochschulen beteiligt. Hinzu kommen zahlreiche assoziierte Mitglieder, darunter ATR, H2FLY, PowerCell, Siemens, ZeroAvia, die TU Delft, die Universität Stuttgart, die TU Braunschweig und die University of Nottingham.
Die eigentlichen Forschungsprojekte sind jedoch nicht ausschließlich diesen Mitgliedern vorbehalten. Auch andere Unternehmen und Forschungseinrichtungen können sich an ausgeschriebenen Clean-Aviation-Projekten beteiligen.
Demonstratoren statt einzelner Zukunftsvision
Eine Besonderheit des Programms ist die starke Ausrichtung auf praktische Demonstration. Neue Technologien sollen nicht nur isoliert im Labor untersucht werden. Je nach Projekt werden Komponenten und Teilsysteme zusammengeführt, im Bodenversuch getestet und später teilweise in großmaßstäblichen oder fliegenden Demonstratoren erprobt.
Gerade darin liegt die Bedeutung von Clean Aviation für die europäische Luftfahrtindustrie: Das Programm soll herausfinden, welche der heute diskutierten Technologien tatsächlich die notwendige Kombination aus Effizienz, Masse, Sicherheit, technischer Reife und industrieller Umsetzbarkeit erreichen.
Welche Technologien sich schließlich in serienreifen Flugzeugen durchsetzen, ist dennoch nicht in allen Bereichen entschieden. Für Regionalflugzeuge rücken derzeit hybrid-elektrische Konzepte mit Batterien und hocheffizienten, SAF-kompatiblen Gasturbinen in den Vordergrund. Parallel untersucht Clean Aviation Brennstoffzellen, Wasserstoffverbrennung und weitere Wasserstofftechnologien für spätere beziehungsweise andere Flugzeugklassen. Das Programm schafft damit den Rahmen, verschiedene Ansätze bis zu einem technologischen Reifegrad zu entwickeln, an dem ihre Eignung für künftige Flugzeugprogramme belastbar beurteilt werden kann.