De luchtvaart moet efficiënter, schoner en stiller. Nieuwe technologieën spelen daarin een toonaangevende rol. Experimenteren is belangrijk om te vernieuwen, maar dit moet wel op een veilige en uitvoerbare manier. Het Nederlands Lucht- en Ruimtevaartcentrum (NLR) speelt een belangrijke rol in het omzetten van kennis in waarde. Dit doet NLR aan de hand van negen strategische programma’s. Voor de serie ‘De luchtvaart van de toekomst’ spreekt Innovation Origins met alle programmaleiders.
Voor de eerste aflevering spraken we met Bram Peerlings (programmaleider Klimaatneutrale Luchtvaart) over de mogelijkheden en onmogelijkheden van duurzaam vliegen.
Wat houdt het kennisprogramma Klimaatneutrale Luchtvaart in?
“We kijken naar verduurzaming van de luchtvaart vanuit een helikopterview. Zo onderzoeken we bijvoorbeeld wat de invloed van bepaalde ontwikkelingen en innovaties is op de uitstoot van de hele sector. Nieuwe ontwikkelingen volgen elkaar in rap tempo op. Dan is het van cruciaal belang om het totaaloverzicht in beeld te krijgen en te houden voordat we gaan inzoomen op details. Een oplossing kan vanuit perspectief A namelijk heel interessant lijken, terwijl het vanuit perspectief B toch minder goed past. Om een voorbeeld te geven: een lichter vliegtuig stoot minder CO2 uit. Als die gewichtsbesparing er echter voor zorgt dat de productie, het onderhoud of de recycling veel meer energie kost, dan is het in de gehele levenscyclus misschien toch niet zo’n duurzaam idee.”
“Nu de gevolgen van klimaatverandering steeds zichtbaarder worden, kunnen we het ons niet permitteren om met de verkeerde dingen bezig te zijn. Vanuit dat bredere perspectief op verschillende ontwikkelingen kunnen we de juiste keuzes maken over de focus van verder onderzoek naar duurzamere luchtvaart.”
Over de programmaleider
Bram Peerlings werkt als adviseur en onderzoeker ‘Duurzame Luchtvaart’ bij NLR, en houdt zich al jaren bezig met onderzoek naar de klimaateffecten van luchtvaart. Naast zijn technische opleiding lucht- en ruimtevaarttechniek studeerde hij wetenschapscommunicatie.
“Dat geeft me een boeiend inzicht in het samenspel tussen techniek en maatschappij.” En hoewel hij als kind regelmatig op Schiphol was om vliegtuigen te kijken, reist hij tegenwoordig het liefst met de trein. Als programmaleider van Klimaatneutrale Luchtvaart bekijkt Bram het grotere plaatje om uiteindelijk tot een nieuw luchtvaartsysteem te komen dat binnen de grenzen van de planeet past.
Hoe zorgen jullie voor de juiste focus?
“In het programma richten we ons op drie invalshoeken. We starten met een brede blik: wat is de impact van luchtvaart op het klimaat? Daarin houden we ook rekening met eventuele groei, vooral in opkomende economieën, en de mogelijke beschikbaarheid van hernieuwbare energie. We analyseren daar ook welke bijdrage nieuwe soorten vliegtuigen kunnen leveren aan het verlagen van de uitstoot en klimaatimpact van de luchtvaart. Ten tweede kijken we naar de ontwikkeling op het gebied van nieuwe vliegtuigen en energiedragers: niet-fossiele kerosine, groene waterstof, of batterijen. Elektrisch aangedreven vliegtuigen en toestellen op waterstof zijn het nieuwst, dus vergen het meeste onderzoek. Ten derde houden we ons bezig met het gebruik van duurzamere vliegtuigen. Om nieuwe toestellen daadwerkelijk in te kunnen zetten, moet er ook op de luchthaven van alles veranderen. Zo is onder andere het tanken van waterstof een heel nieuw proces.”
Zijn elektrische toestellen en vliegentuigen op waterstof dé oplossing voor klimaatneutrale luchtvaart?
“Eén enkele oplossing voor het verduurzamen van de luchtvaart bestaat niet. Er is geen zogenoemde silver bullet. Het verduurzamen van de luchtvaart gaat om veel meer dan alleen nieuwe vliegtuigen. Zo kijken we bijvoorbeeld naar het optimaliseren van vliegroutes. In het luchtruim heb je te maken met gebieden die meer of minder klimaatgevoelig zijn, afhankelijk van de samenstelling van de lokale atmosfeer. Op sommige plekken ontstaan er condensatiestrepen, waardoor de totale klimaatimpact van een vlucht groter wordt. Dit is zelfs het geval als de vlucht verder precies evenveel CO2 en deeltjes uitstoot als een vlucht door een minder klimaatgevoelig gebied. Onder bepaalde omstandigheden kunnen deze condensatiestrepen, ook wel contrails genoemd, blijven hangen en een wolk vormen. Met name in de nacht heeft dat een sterk opwarmend effect.”
“Wij richten ons in onze zoektocht op het bredere perspectief, de totale klimaatimpact. Als we uitsluitend naar de CO2-uitstoot kijken is omvliegen om een klimaatgevoelig gebied te vermijden nooit een goede optie. Terwijl dat – gezien alle andere condities – in sommige gevallen wel degelijk bij kan dragen aan het verlagen van de klimaatimpact. Daarom is die brede blik onmisbaar als het gaat om duurzaam vliegen.”
Om de klimaatdoelen van 2050 te halen, moeten we de luchtvaart op een andere manier vormgeven
Bram Peerlings
Waarom is het belangrijk dat dit programma er is?
“Ik denk dat de luchtvaart de mensheid veel heeft gebracht en dat het een toegevoegde waarde kan hebben voor de maatschappij. Maar de luchtvaart heeft ook een belangrijke verantwoordelijkheid in de klimaatuitdagingen waar we voor staan. Alleen heb ik het idee dat die verantwoordelijkheid nog niet overal wordt gevoeld. Hoewel de bijdrage van de luchtvaart aan klimaatverandering nu beperkt is tot ‘slechts’ 3,5%, zou dat tegen 2050 verveelvoudigd kunnen zijn. Om de klimaatdoelen van 2050 te halen, moeten we de luchtvaart op een andere manier vormgeven. We moeten meer aandacht hebben voor klimaateffecten en de benodigde energie. Nog te veel partijen in de luchtvaartsector kijken naar alternatieve brandstoffen als heilige graal, zonder na te gaan of die er genoeg zijn. En als ze daar wél naar kijken, wordt vaak vergeten dat het niet alleen om energie voor de vluchten zelf gaat, maar ook om de energie die nodig is voor de productie van toestellen en alle processen op de grond. Pas als we dat ook meenemen – en dat probleem niet simpelweg over de schutting gooien naar de energiesector – kan de luchtvaart zijn toegevoegde waarde op een verantwoorde manier blijven vervullen.”
Laten we vanaf het grotere plaatje wat meer inzoomen. Kun je een concreter voorbeeld geven van een project waar jullie op dit moment mee bezig zijn?
“In 2025 willen we ons elektrische onderzoekvliegtuig Pipistrel, dat nu nog aangedreven wordt door batterijen, laten vliegen op waterstof. Hiervoor doen we nu eerst onderzoek op kleinere schaal met een verschillende onbemande drones. Zo kijken we stap voor stap – steeds groter en steeds ingewikkelder – hoe de systemen werken en wat ervoor nodig is om een vlucht te laten slagen.”
Vloeibare of gasvormige waterstof?
“Vloeibare. Voor luchtvaarttoepassingen zien we dat namelijk als een kansrijkere oplossing dan gasvormige waterstof, ondanks dat het nog meer veranderingen met zich meebrengt. Zo is er een speciale, goed geïsoleerde tank nodig die de waterstof op ruim 250 graden Celsius onder nul houdt. Die tank is een stuk zwaarder dan een kerosinetank. Dat gewicht moet je natuurlijk ook meenemen de lucht in, wat gevolgen heeft voor het energieverbruik van het toestel. Aan boord moeten we de waterstof weer opwarmen – van -253 naar zo’n 50 graden Celsius – zodat het in de brandstofcel gebruikt kan worden. Daar is ook een nieuw systeem voor nodig.”
“Al deze losse elementen gaan we onderzoeken en daarna samenbrengen in de Pipistrel. Juist de integratie van verschillende technologieën en systemen is een heel belangrijke stap om vliegen op waterstof uiteindelijk echt in de praktijk te kunnen brengen. En daar willen wij een bijdrage leveren.”
En duurzame kerosine dan?
“Grofweg zijn er drie verschillende aandrijvingen voor duurzame vliegtuigen. De korte afstanden kunnen met een elektrisch vliegtuig op batterijen – al is de trein voor dat soort trips vaak ook een goede optie. Vooralsnog verwachten we dat waterstof passend is voor vluchten binnen continenten, bijvoorbeeld voor vluchten binnen Europa. Voor lange afstanden – bijvoorbeeld van Europa naar Amerika – lijkt waterstof minder geschikt, onder andere vanwege het gewicht van de tank. Dan komt duurzame kerosine, ook wel bekend als SAF, om de hoek kijken. Dit kan gemaakt worden uit biologische reststromen of het wordt geproduceerd uit groene waterstof en CO2 uit de lucht. Voor lange afstanden lijkt duurzame kerosine op het moment de beste papieren te hebben. Daarnaast is het waarschijnlijk makkelijker verkrijgbaar – ook in andere werelddelen – dan groene waterstof.”
“Een bijkomend voordeel van duurzame kerosine is dat er niet veel hoeft te veranderen aan de toestellen zoals we die nu kennen. Dat voorkomt overigens niet dat vliegtickets duurder zullen worden; duurzame kerosine is duurder dan fossiele kerosine en de verwachting is dat dit zo zal blijven. Zeker synthetische kerosine produceren we namelijk from scratch, in plaats van dat we simpelweg fossiele grondstoffen oppompen, zonder dat we ooit voor de productie daarvan ‘betaald hebben’.”
Waarom is het belangrijk dat NLR hiermee bezig is?
“NLR bouwt kennis op en biedt andere partijen inzichten als het gaat om de klimaatuitdaging in de luchtvaart. We doen onderzoek en richten ons op technologieontwikkeling. Daarbij besteden we ook aandacht aan certificering en dragen we bij aan de ontwikkeling van veiligheidseisen. Wij bouwen zelf geen vliegtuigen en zijn niet betrokken bij de dagelijkse operatie op luchthavens. Maar we kunnen de verschillende betrokken partijen ondersteunen met heel specialistische kennis. Dat is ontzettend belangrijk, want de tijd dringt. Als we in 2050 een flink aandeel vluchten met waterstofvliegtuigen willen uitvoeren, dan moeten die toestellen rond 2035 klaar zijn voor gebruik. Dan moeten we rond 2030 de productontwikkeling gaan doen. Dat betekent dat alle technologieën en losse systemen over zes jaar al klaar moeten zijn. Dan is 2050 heel dichtbij.”
Hoe zie jij de toekomst?
“Zoals een collega vaak zegt: ik heb geen glazen bol. Hoe de toekomst er precies uit gaat zien, moeten we de komende jaren gaan ontdekken en gaan vormgeven. We bevinden ons in ieder geval in een heel interessante tijd. Uiteindelijk werkt dit programma toe naar de doelstellingen van het Parijsakkoord voor 2050. Het is ontzettend belangrijk om vijf stappen vooruit te blijven denken. Nu komt het grootste deel van de uitstoot van de luchtvaart door het verbranden van kerosine. Als we daar straks een oplossing voor hebben, dan worden andere aspecten – zoals recycling van producten – relatief gezien belangrijker. Daarom vind ik het belangrijk om daar ook nu al naar te kijken. Zo werken we uiteindelijk toe naar een luchtvaartsysteem dat echt klimaatneutraal is.”
