SAF-Erstflug: Gulfstream G800 mit 100% nachhaltigem Kerosin

Gulfstream Aerospace und Rolls-Royce haben gemeinsam einen bedeutenden Meilenstein in der nachhaltigen Luftfahrt erreicht: Die Gulfstream G800 absolvierte ihren ersten Flug mit 100 Prozent Sustainable Aviation Fuel (SAF), angetrieben von Rolls-Royce Pearl 700 Triebwerken. Die dabei gewonnenen Messdaten belegen erstmals in großer Flughöhe, dass reines SAF die Entstehung von Kondensstreifen und die damit verbundenen Partikelemissionen messbar reduziert. An dem aufwendigen Testprogramm waren neben beiden Unternehmen auch die US-Luftfahrtbehörde FAA, die NASA sowie das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) beteiligt. Die Ergebnisse sind ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu einer klimafreundlicheren Luftfahrt, von der langfristig auch Millionen von Reisenden profitieren werden.

🌿 Ein historischer Flug: Die G800 hebt mit reinem SAF ab

Wenn ein Geschäftsjet in großer Höhe durch den Himmel zieht, hinterlässt er oft weiße Streifen: Kondensstreifen, die aus winzigen Rußpartikeln entstehen und als Eiswolken sichtbar werden. Diese sogenannten Contrails gelten neben dem CO2-Ausstoß als einer der bedeutendsten Klimaeffekte der Luftfahrt. Genau hier setzt das gemeinsame Forschungsprogramm von Gulfstream und Rolls-Royce an, das nun einen wichtigen Durchbruch erzielt hat.

Im Rahmen einer Hochflug-Testkampagne startete die Gulfstream G800 zu ihrem ersten Flug, der ausschließlich mit reinem, ungemischtem SAF betrieben wurde. Als Kraftstoff kam HEFA-SAF (Hydro-processed Esters and Fatty Acids) zum Einsatz, ein Treibstoff, der weder Schwefel noch aromatische Kohlenwasserstoffe enthält. Zum Vergleich: Herkömmliches Jet-A-Kerosin enthält beide Substanzen, die maßgeblich zur Bildung klimaschädlicher Partikel beitragen.

Die Gulfstream G800 erreichte dabei Flughöhen von bis zu 50.000 Fuß (rund 15.240 Meter), also deutlich höher als die meisten Linienflugzeuge. Diese Höhen sind typisch für die Geschäftsluftfahrt und besonders relevant für die Kondensstreifenforschung, weil die atmosphärischen Bedingungen dort besonders sensibel auf Partikelemissionen reagieren.

✈️ Das fliegende Messlabor: Zwei Flugzeuge, ein Ziel

Für präzise Messergebnisse reichte ein einziges Flugzeug nicht aus. Das Forschungsteam setzte deshalb auf ein innovatives Zwei-Flugzeug-System: Neben der G800 flog eine speziell umgerüstete Gulfstream G700, die ebenfalls von Pearl 700 Triebwerken angetrieben wird und als fliegendes Emissionsmesslabor diente.

Die G700 flog in enger Formation hinter der G800 und erfasste dabei präzise Messwerte zu Feinstaub und zur Kondensstreifenbildung direkt im Abgasstrahl. Dieses Verfahren ermöglichte es den Wissenschaftlern, unter echten Bedingungen zu messen, wie sich unterschiedliche Kraftstoffzusammensetzungen auf die Nicht-CO2-Emissionen auswirken, ein Bereich, der bislang schwer zu quantifizieren war und zunehmend in den Fokus von Wissenschaft und Industrie rückt.

Welche Kraftstoffe wurden verglichen?

Das Messprogramm umfasste drei verschiedene Kraftstoffvarianten, die systematisch miteinander verglichen wurden:

• Herkömmliches Jet-A-Kerosin (Standard-Luftfahrtkraftstoff)
• Schwefelarmes Jet-A-Kerosin (reduzierter Schwefelgehalt)
• Reines HEFA-SAF (kein Schwefel, keine aromatischen Kohlenwasserstoffe)

Die vorläufigen Ergebnisse sind eindeutig: Beim Betrieb mit reinem SAF konnten die Forscher eine signifikante, messbare Reduktion der partikelförmigen Emissionen nachweisen, die zur Kondensstreifenbildung beitragen.

🤝 Wer steckt hinter dem Forschungsprogramm?

Der Umfang dieser Kampagne ist beeindruckend. Unter der Führung von Gulfstream Aerospace arbeiteten Experten aus Wissenschaft, Industrie und Behörden Hand in Hand. Das internationale Konsortium umfasste folgende Partner:

Partner	Herkunft / Typ	Rolle
Gulfstream Aerospace	USA, Industrie	Projektleitung, Bereitstellung der Testflugzeuge
Rolls-Royce	UK, Industrie	Triebwerktechnologie, Forschungspartner
FAA (Federal Aviation Administration)	USA, Behörde	Regulatorische Begleitung und Zertifizierungsgrundlage
NASA	USA, Forschung	Atmosphärische Messtechnik und Analyse
DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt)	Deutschland, Forschung	Kondensstreifen- und Klimaforschung
Missouri University of Science & Technology	USA, Forschung	Wissenschaftliche Analyse
Aerodyne Research	USA, Forschung	Partikelemissionsmessungen
Montana Renewables	USA, Industrie	SAF-Bereitstellung
World Fuel Services	USA, Industrie	Kraftstofflogistik

🔬 Was sind Nicht-CO2-Emissionen und warum sind sie wichtig?

Wenn über den Klimabeitrag der Luftfahrt gesprochen wird, fällt meist sofort das Stichwort CO2. Doch Flugzeuge erzeugen beim Verbrennen von Kerosin weit mehr als nur Kohlendioxid. Stickoxide, Ruß, Wasserdampf und Schwefelverbindungen sind weitere Emissionen, die in großer Höhe eine deutlich stärkere Klimawirkung entfalten können als auf Bodenniveau.

Besonders die Kondensstreifenzirren, also ausgedehnte Eiswolken, die aus Kondensstreifen entstehen und stundenlang am Himmel sichtbar bleiben, gelten als ein wesentlicher Faktor für den Erwärmungseffekt des Luftverkehrs. Schätzungen zufolge ist der gesamte Klimaeffekt der Luftfahrt, wenn man alle Nicht-CO2-Effekte einbezieht, deutlich größer als der CO2-Ausstoß allein. Genau deshalb ist die Erforschung dieser Effekte so bedeutsam und das vorliegende Testprogramm ein wichtiger Beitrag zur Wissenschaft.

Alan Newby, Director of Research and Technology bei Rolls-Royce, formulierte es so: „Sustainable Aviation Fuels in Kombination mit kompatiblen, hocheffizienten Flugzeugtriebwerken werden nicht nur eine entscheidende Rolle bei der Dekarbonisierung der Luftfahrt spielen, sondern haben auch nachweislich das Potenzial, bestimmte Nicht-CO2-Emissionen zu reduzieren.“

🛢️ SAF: Der Kraftstoff der Zukunft

Sustainable Aviation Fuel ist kein Wundermittel, aber ein äußerst vielversprechender Baustein auf dem Weg zu einer klimaverträglicheren Luftfahrt. Aktuelle SAF-Varianten auf HEFA-Basis werden aus biologischen Abfallstoffen wie Speisefetten, Pflanzenölen oder tierischen Fetten hergestellt und können im Vergleich zu herkömmlichem Kerosin bis zu 80 Prozent weniger CO2 über den gesamten Lebenszyklus erzeugen.

Der entscheidende Haken: Derzeit ist SAF nur in Mischungen von bis zu 50 Prozent mit herkömmlichem Kerosin zertifiziert. Das bedeutet, dass Flugzeuge heute noch nicht offiziell mit 100 Prozent reinem SAF betrieben werden dürfen. Genau hier liefert das Testprogramm wertvolle Daten, denn die erfolgreichen Testflüge mit Pearl 700 Triebwerken belegen einmal mehr, dass alle aktuell produzierten Trent- und Geschäftsfliegertriebwerke von Rolls-Royce technisch in der Lage sind, mit 100 Prozent SAF zu operieren. Diese Erkenntnisse sollen die Grundlage für eine vollständige Zertifizierung von reinem SAF schaffen.

SAF im Vergleich: Vorteile auf einen Blick

• Bis zu 80 Prozent weniger CO2 im Lebenszyklus gegenüber konventionellem Kerosin
• Kein Schwefel im HEFA-SAF: weniger schwefelhaltige Partikel, weniger Kondensstreifenbildung
• Keine aromatischen Kohlenwasserstoffe: sauberere Verbrennung
• Kompatibel mit bestehenden Triebwerken ohne technische Umrüstung
• Nutzung bestehender Flugzeugflotten möglich (sogenanntes „Drop-in-Fuel“)

📊 Was kommt als Nächstes?

Die im Rahmen dieser Kampagne gewonnenen Daten sind kein Endpunkt, sondern ein Ausgangspunkt für weitere Forschung und Regulierung. Die Partner planen, die Messergebnisse gemeinsam mit der breiteren Luftfahrt- und Atmosphärenwissenschaft zu nutzen, um analytische Modelle zu verfeinern, künftige Kraftstoffstandards zu informieren und operative Strategien zur Reduzierung des Klimaeffekts des Luftverkehrs zu entwickeln.

Die Erkenntnisse schließen zudem an bestehende Forschungsprojekte an, etwa die Projekte QRITOS und ECLIF3, die sich ebenfalls mit den Nicht-CO2-Klimaeffekten der Luftfahrt beschäftigen. Das gemeinsame Ziel ist klar: ein wissenschaftlich fundiertes Fundament zu schaffen, auf dem künftige Kraftstoffzertifizierungen und Betriebsstrategien aufgebaut werden können.

Für Reisende bedeutet das perspektivisch: Wer heute in ein Flugzeug steigt und sich fragt, ob Fliegen verantwortungsvoll sein kann, bekommt mit solchen Entwicklungen eine klare Antwort. Die Technologie ist vorhanden, die Forschung schreitet voran, und die Zertifizierungsbehörden werden mit belastbaren Daten versorgt. Der Weg zu einem klimafreundlicheren Fliegen ist noch weit, aber er wird konsequent beschritten.

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Das Wichtigste auf einen Blick

Die Gulfstream G800 hat in einem gemeinsamen Testprogramm mit Rolls-Royce ihren ersten Flug mit 100 Prozent nachhaltigem Flugkraftstoff (SAF) erfolgreich absolviert. Die dabei eingesetzten Pearl 700 Triebwerke funktionierten einwandfrei, und die vorläufigen Messdaten belegen eine signifikante Reduktion der partikelförmigen Emissionen, die Kondensstreifen erzeugen. An der Kampagne waren führende Forschungseinrichtungen wie die NASA, das DLR und die FAA beteiligt. Die Ergebnisse sollen die Grundlage für eine künftige Zertifizierung von reinem SAF legen und helfen, die Klimawirkung der Luftfahrt besser zu verstehen und zu reduzieren. SAF hat das Potenzial, die CO2-Emissionen im Lebenszyklus um bis zu 80 Prozent gegenüber konventionellem Kerosin zu senken.

Fachbegriffe des Artikels in Kürze erklärt

Was ist SAF (Sustainable Aviation Fuel)?

Sustainable Aviation Fuel (SAF) ist ein nachhaltiger Flugkraftstoff, der aus erneuerbaren oder biogenen Rohstoffen hergestellt wird und als klimafreundliche Alternative zu konventionellem Kerosin gilt. Im Gegensatz zu fossilem Jet-A-Kerosin erzeugt SAF über seinen gesamten Lebenszyklus, also von der Rohstoffgewinnung bis zur Verbrennung im Triebwerk, deutlich weniger CO2. Aktuelle HEFA-Varianten können die Netto-CO2-Emissionen um bis zu 80 Prozent senken. SAF ist als sogenanntes „Drop-in-Fuel“ konzipiert, was bedeutet, dass es ohne technische Umrüstung in bestehenden Triebwerken und mit bestehender Infrastruktur genutzt werden kann.

Was bedeutet HEFA-SAF?

HEFA steht für Hydro-processed Esters and Fatty Acids und bezeichnet ein Verfahren zur Herstellung von nachhaltigem Flugkraftstoff aus biologischen Fetten und Ölen, wie zum Beispiel gebrauchten Speisefetten oder tierischen Fetten. Bei der HEFA-Verarbeitung werden Sauerstoff, Schwefel und aromatische Kohlenwasserstoffe aus dem Ausgangsmaterial entfernt, was zu einem besonders sauberen Kraftstoff führt. Das Fehlen von Schwefel und Aromaten ist entscheidend, weil genau diese Bestandteile des herkömmlichen Kerosins zur Bildung von Rußpartikeln und damit zur Entstehung von Kondensstreifen beitragen.

Was sind Kondensstreifen und welche Klimawirkung haben sie?

Kondensstreifen sind sichtbare Eiswolkenspuren, die entstehen, wenn die heißen, wasserdampf- und partikelreichen Abgase eines Flugzeugtriebwerks auf die kalte Atmosphäre in großer Höhe treffen. Die winzigen Rußpartikel aus der Verbrennung dienen dabei als Kondensationskerne, an denen sich Eiskristalle bilden. Unter bestimmten atmosphärischen Bedingungen können sich diese Kondensstreifen zu ausgedehnten Zirruswolken, sogenannten Kondensstreifenzirren, ausdehnen, die stundenlang bestehen bleiben und die Wärmestrahlung der Erde beeinflussen. Wissenschaftler schätzen, dass dieser Effekt in Kombination mit anderen Nicht-CO2-Emissionen den Gesamtklimaeffekt der Luftfahrt erheblich verstärkt.

Was sind Nicht-CO2-Emissionen in der Luftfahrt?

Nicht-CO2-Emissionen bezeichnen alle klimawirksamen Effekte des Luftverkehrs, die nicht direkt durch den Ausstoß von Kohlendioxid entstehen. Dazu zählen vor allem Stickoxide (NOx), Rußpartikel, Wasserdampf, Schwefelverbindungen und die daraus resultierenden Kondensstreifen sowie Zirruswolken. Diese Emissionen entfalten ihre Wirkung insbesondere in großen Flughöhen, wo die atmosphärischen Bedingungen empfindlicher auf eingebrachte Partikel und Gase reagieren als auf Bodenniveau. Die Erforschung und Reduktion dieser Nicht-CO2-Effekte gilt als eine der wichtigsten Aufgaben der Luftfahrtforschung, da ihr Beitrag zum Klimawandel nach aktuellen Schätzungen den reinen CO2-Effekt deutlich übersteigen kann.

Was ist das Pearl 700 Triebwerk von Rolls-Royce?

Das Pearl 700 ist ein Strahltriebwerk des britischen Herstellers Rolls-Royce, das speziell für die Geschäftsluftfahrt entwickelt wurde und unter anderem die Gulfstream G800 und G700 antreibt. Es gehört zur Pearl-Triebwerksfamilie, die für ihre hohe Effizienz, Zuverlässigkeit und geringe Emissionswerte bekannt ist. Im Rahmen des Testprogramms mit Gulfstream und internationalen Forschungspartnern hat das Pearl 700 Triebwerk seine Eignung für den Betrieb mit 100 Prozent reinem SAF demonstriert und damit wichtige Daten für die künftige Zertifizierung nachhaltiger Kraftstoffe geliefert.

Was bedeutet Contrail (Kondensstreifen) im wissenschaftlichen Kontext?

Der Begriff Contrail (aus dem Englischen: condensation trail) bezeichnet im wissenschaftlichen Sprachgebrauch den sichtbaren Kondensstreifen, den ein Flugzeug in großer Höhe hinterlässt. Im Rahmen der Luftfahrtforschung wird der Begriff genutzt, um die Entstehung, Zusammensetzung und Klimawirkung dieser Eiswolkenspuren zu beschreiben. Besonders die Frage, wie Kraftstoffzusammensetzung und Partikelemissionen die Entstehung und Persistenz von Contrails beeinflussen, steht im Mittelpunkt aktueller Forschungsprogramme wie dem hier beschriebenen gemeinsamen Testflug von Gulfstream und Rolls-Royce.