Klimaatneutraal vliegen blijft fata morgana

De luchtvaart groeit als kool. Bij ongewijzigd beleid produceren vliegtuigen in 2070 evenveel broeikasgassen als alle andere economische sectoren wereldwijd bij elkaar. TW sprak drie luchtvaartexperts over de vraag: zal klimaatneutraal vliegen ooit mogelijk zijn?

Om in de luchtvaart emissies te reduceren schiet technologische vooruitgang te kort, benadrukken alle experts. Dat komt omdat vliegtuigen al uitzonderlijk efficiënt zijn, anders krijg je zo’n kist simpelweg de lucht niet in. Het laaghangende fruit is allang geplukt. ‘Mensen denken in termen van auto’s. Die reden kortgeleden 1 op 10 en nu 1 op 20. Dus waarom zou dat niet bij vliegtuigen kunnen?’ Aldus Paul Peeters, luchtvaartingenieur bij het NHTV Breda Centre for Sustainability, Tourism and Transport (CSTT). ‘Het verschil is dat auto-ontwerpers zich nooit op brandstofefficiëntie gericht hebben. Auto’s hebben zich nauwelijks ontwikkeld sinds de T-Ford uit 1908. Die reed ook 1 op 10. Winsten in efficiëntie werden direct gestopt in het zwaarder maken van de auto.’ Pas de afgelopen tien jaar zijn auto’s efficiënter geworden door emissiestandaarden. Bij vliegtuigen daarentegen is efficiency altijd al een absolute must.

Technologie houdt groei luchtvaart niet bij

Een tien jaar oud vliegtuig stoot gemiddeld 90 g CO₂ uit per reizigerskilometer, variërend van 160 g op een korte vlucht tot 60 g op een intercontinentale. Vergelijk dat met de 170 g/km die de gemiddelde Nederlandse personenauto uitstoot. Vliegtuigen zijn een wonder van efficiëntie. Het probleem is alleen dat je er zo gemakkelijk en zo snel duizenden kilometers mee maakt. Volgens luchtvaartdeskundige ir. Joris Melkert van de TU Delft zit de uitdaging in die bandeloze groei: ‘Vliegtuigen zijn over de afgelopen vijftig jaar gemiddeld 1 à 1,5 % per jaar efficiënter geworden. We hopen dat die ontwikkeling doorzet. Maar de luchtvaartsector groeit jaarlijks met 4 à 5 %. Het is echt verschrikkelijk knap om die efficiëntie op vliegtuigniveau nog steeds verder te krijgen, maar de efficiëntieverbetering per vliegtuig houdt de groei van de sector als geheel nooit bij. 5 % groei per jaar klinkt niet als heel veel, maar het is een verdubbeling in 15 jaar. En een verviervoudiging voor de helft van de eeuw.’

Jan Middel van het Nederlands Lucht- en Ruimtevaartcentrum (NLR) wijst erop dat VN-luchtvaartorganisatie ICAO voor emissiereducties grofweg een derde verwacht van technologische en logistieke verbeteringen (iets betere aero- en thermodynamica, efficiëntere routes, snellere vlootvernieuwing) en de rest van een overstap op biokerosine. Maar de ruimte voor de teelt van gewassen voor biobrandstof is beperkt en de concurrentie van andere sectoren is enorm. Op de korte termijn zou bijmengen van biokerosine voor 8 % emissiereductie kunnen zorgen. ‘Maar met een luchtvaartgroei van 5 % per jaar is die reductie twee jaar later alweer verdampt’, zegt luchtvaartdeskundige Peeters.

Vliegen op waterstof?

Andere brandstoffen zijn de enige mogelijkheid om de koolstofkringloop van de luchtvaart te sluiten; daarover zijn de experts het eens. Maar zelfs het sluiten van de koolstofkringloop biedt niet zonder meer soelaas, zegt Middel: ‘Wat is emissiereductie? Naast CO₂ heb je ook andere emissies met een klimaatimpact (roet, waterdamp, HC, SOx, NOx, red.). En vaak neemt de emissie van de ene stof toe door die van de andere te reduceren.’ De exacte klimaatimpact van die overige emissies in hogere luchtlagen kennen we nog niet, maar de schattingen variëren van een multiplier van 1,3 tot 5 vergeleken met emissies op aarde. Doorgaans wordt gerekend met een factor 2. Vanwege de extra emissies van waterdamp is waterstof geen goede optie, hoewel die brandstof volgens Peeters zelfs veiliger is dan kerosine: ‘Als er iets gevaarlijk is, is het wel kerosine. Waterstof brandt omhoog, terwijl kerosine omlaag brandt.’

‘Als er iets gevaarlijk is, is het wel kerosine'
Middel vervolgt: ‘In de publieke opinie focust alles zich op CO₂-uitstoot. Maar voor de luchtvaart is waterdamp net zo’n grote klimaatuitdaging. Als je direct op waterstof gaat vliegen, heb je dus op grote hoogte ook klimaatimpact. Met een overgang van kerosine op waterstof zou je dus het ene kwaad bestrijden met het andere. Waterstof is daarom geen goed alternatief.’

E-fuel: effectief maar duur

Een beter idee is om met behulp van groene energie uit water waterstof te maken en dan CO₂ toe te voegen waaruit uiteindelijk syngas ontstaat. Dit syngas kan vervolgens met behulp van het Fischer-Tropsch-proces worden omgezet in zuivere kerosine: de e-fuel. De schattingen van de ‘well to wing’ efficiëntie van het proces lopen uiteen van 13 tot 63 %. Onder meer daardoor is e-fuel twee tot zes keer duurder dan kerosine. Het kost € 300 miljard voor waterstoffabrieken en € 450 miljard voor windmolens en zonnepanelen om de Europese luchtvaart volledig van e-fuel te voorzien, becijferde consultancy Cerulogy vorig jaar. Daarmee heb je daadwerkelijk een gesloten koolstofkringloop in de luchtvaart. Maar of de luchtvaart daarmee klimaatneutraal zou zijn is de vraag vanwege de bovengenoemde multipliereffecten van andere emissies in hogere luchtlagen.

Elektrisch dan maar?

Moeten we dan maar massaal aan de stekkervliegtuigen? De kenners zien er helaas niets in. Middel: ‘Batterijen zouden een factor 50 kleiner moeten worden om in de luchtvaart toegepast te kunnen worden.’ Drones of vliegende taxi’s en hele korte vluchtjes kunnen met een batterij aangedreven worden, maar voor burgerluchtvaart over langere afstand zijn batterijen kansloos met de huidige technologie. Peeters (CSTT): ‘In Noorwegen willen ze binnen tien jaar alle binnenlandse vluchten elektrisch hebben. Ik denk dat dat onzin is. De energiedichtheid van kerosine is ruim veertig keer hoger dan die van de beste lithium-ion-batterijen. Een elektromotor is drie keer zo efficiënt als een straalmotor, dus dan heb je nog steeds een factor 15 keer betere batterijen nodig dan nu. Met de huidige batterijtechniek is de batterij dan al snel groter dan het vliegtuig zelf. Theoretisch zit er ook een grens aan de capaciteit van li-ion-batterijen. Het aantal vrije elektronen op een lithiumatoom is beperkt. We zitten nu op 30 % van het theoretisch maximum, maar dan mis je straks nog steeds een factor 5.’

Beprijzing onvermijdelijk

Is het Verdrag van Chicago dat grensoverschrijdend gebruik van kerosine vrijstelt van belasting niet eens toe aan herziening? ‘Jazeker’, zegt Melkert, ‘maar Erdogan bijvoorbeeld heeft net een gigantisch vliegveld gebouwd in Istanbul en in Dubai draait een derde van de economie op luchtvaart en ze willen door naar twee derde. Die staan niet te juichen om herziening.’

Zonder verdragen open te breken ziet Peeters nog wel een oplossing om indirect tot beprijzing van CO₂-uitstoot te komen: ‘Een verplichting tot het gebruik van de veel duurdere synthetische kerosine – uiteindelijk tot een aandeel van 90 % – zou een elegante oplossing zijn om CO₂-kosten te internationaliseren. Mensen kunnen blijven vliegen, maar de tickets worden een stuk duurder. Het haalt vrijwel alle CO₂ uit de luchtvaart. Dit is een van de weinige manieren om emissies substantieel naar beneden te krijgen.’

'Mensen kunnen blijven vliegen, maar de tickets worden een stuk duurder'

De klimaattafel luchtvaart, die door het ministerie van I&W is ingesteld, heeft onlangs zijn eerste bijeenkomst gehad om de emissies van de Nederlandse luchtvaart te reduceren. De stukjes waarmee de puzzel gelegd moeten worden zijn bekend.

Bron: Technisch weekblad, 14 augustus 2018