Elke keer als we het vliegtuig nemen, brengen we het milieu schade toe. Dan kun je wel een boom planten om het klimaat te redden, maar dat is bij lange na niet genoeg. Wanneer kunnen we echt een groene reis maken?

Stel je eens voor: een vliegtuig dat gedurende de nacht wordt opgeladen en de volgende ochtend opstijgt en vliegt zonder CO2 uit te spuwen. De volle accu’s bieden genoeg vermogen om het vliegtuig met behulp van een elektromotor tot een hoogte van 3000 meter te tillen. Daarna schakelt de motor zich uit en glijden we soepel naar beneden. Toekomstmuziek? Nee hoor. Een dergelijk vliegtuig is al in productie sinds 2004: de Antares 20E. Vanaf de hoogte van 3000 meter kan het toestel met een slordige honderd kilometer per uur tot maximaal 168 kilometer vliegen. Dat is wel een stuk trager dan een Boeing 747, die zo’n 900 kilometer per uur vliegt. Maar Antares kan het wel bijna helemaal groen.

Helaas is zo’n ultragroene Antares geen Boeing of Airbus. Er kan maar één persoon tegelijk in, dus een serieuze manier van vakantievervoer zal het waarschijnlijk niet worden. Maar een groen vliegtuig is zeker niet onmogelijk, volgens Ronald van Gent van de TU Delft. Daar is hij projectleider van het project CleanEra. De projectmissie: Een absoluut uitstootvrij vliegtuig maken dat in de toekomst gebruikt kan worden in de luchtvaart. ‘Het is maar net wat je ervoor over hebt. We zouden nu al groen kunnen vliegen. Met zeppelins bijvoorbeeld. Alleen dan duurt een vlucht naar de Verenigde Staten ineens drie dagen. En dat wil natuurlijk niemand.’

Waterstof testen
De huidige generatie zeppelins vliegt op helium. En niet meer op waterstof, zoals de befaamde Hindenburg-zeppelin, die in 1937 een ramp veroorzaakte. Ondanks de hoge brandgevaarlijkheid van waterstof zien Van Gent en zijn team het wel als een mogelijke oplossing voor een schone brandstof. Waterstof zou totaal CO2-vrij gebruikt kunnen worden. ‘Er zijn wel wat andere problemen. Je moet bijvoorbeeld heel veel hebben om vooruit te komen.’

Toch zien meer onderzoekers het voordeel van waterstof in, vooral omdat het zo schoon is. Daarnaast heeft waterstof een erg hoge verbranding, wat meer stuwkracht oplevert. Ook de European Space Agency (ESA) mikt op waterstof als brandstof van de toekomst. Sinds eind 2008 pleegt ESA onderzoek naar een eigen groene vliegtuig: de hypersonische LAPCAT II. ‘Er zijn al verschillende projecten waarbij we waterstof testen als brandstof’, weet Johan Steelant, onderzoekswetenschapper bij het project. ‘Het is zelfs al eerder getest in andere vliegtuigen. Daardoor weten we dat het op technisch vlak geen probleem hoeft te zijn.’

Het ESA-toestel moet gaan reizen op een snelheid van Mach 5 (vijf keer de geluidssnelheid, oftewel 1715 meter per seconde) of hoger. Daarvoor zou het toestel gebruik gaan maken van een aangepaste ruimtevaartmotor. Mocht het vliegtuig er ooit komen, dan hoort een dagje Sydney tot de mogelijkheden. LAPCAT zou met een reistijd tussen de twee en vier uur in de Australische megapool kunnen zijn.

Vliegen in de vleugel
Het belangrijkste voor zo’n groen vliegtuig is een uitstootloze of uitstootneutrale motor. Maar minstens net zo belangrijk is de vorm van het vliegtuig zelf, volgens CleanEra-projectleider Van Gent. ‘Sinds de jaren vijftig zijn de toestellen steeds beter geworden.’ Zo wordt er steeds beter en efficiënter gebruik gemaakt van brandstof. Er wordt zo’n zeventig procent minder brandstof gebruikt dan toen. Dat komt vooral door betere motoren, maar ook door het gebruik van lichtere materialen voor het vliegtuig zelf. ‘Maar het vliegtuig dat we nu gebruiken is inmiddels uitontwikkeld. We moeten af van het paradigma van een toestel met een aparte romp, kop, staart en vleugels.’ CleanEra’s oplossing: geen vliegende schotel, maar een toestel waarbij de romp en de vleugels één geheel zijn. Passagiers zitten dan niet meer in de cilindervormige romp die we nu kennen, maar verspreid over het hele toestel. Inclusief de vleugel. ‘Als de vleugel en de romp beter in elkaar overvloeien en één geheel zijn, levert dat veel meer opwaartse druk op. Wel dertig procent extra. Daardoor blijft het vliegtuig een stuk makkelijker in de lucht.’

Precies datzelfde concept zijn ze in de Verenigde Staten ook aan het uitwerken. Ruimtevaartorganisatie NASA heeft het de Technische Universiteit van Massachusetts (MIT) de opdracht gegeven een stil en zuinig vliegtuig te ontwerpen. Dankzij deze ‘blended wing’ doet het hele vliegtuig dienst als vleugel. Het ontwerp lijkt in dat opzicht erg veel op de B2 Spirit-bommenwerper, die in de jaren 80 van de vorige eeuw al ontworpen werd door het Amerikaanse leger. ‘Dat zie je vaker’, aldus Van Gent. ‘De echte revoluties op luchtvaartgebied komen vaak uit de militaire luchtvaart.’

Vliegen op zonne-energie
Op meer dan achttien kilometer hoogte hangt zo’n nieuw pareltje van de militaire luchtvaart. Boven het luchtruim in de Amerikaanse staat Arizona werden in augustus 2008 testvluchten gedaan met de Zephyr: een onbemand vliegtuig dat helemaal werkt op zonne-energie. Het toestel werd ontwikkeld in opdracht van de Britse luchtmacht. Het vliegt boven de wolken, zodat de accu’s de hele dag bijgeladen worden. ’s Nachts houden de door de zon opgeladen accu’s het toestel in de lucht. Mochten de accu’s toch leeg raken, dan zweeft het toestel langzaam naar de grond. Op die manier heeft Zephyr het wereldrecord voor vliegen op zonne-energie verbroken: 82 uur, dag en nacht, zonder te stoppen.

Hoewel het succes van Zephyr laat zien dat we wel degelijk op zonlicht kunnen vliegen, is het volgens Van Gent niet de toekomst van de bemande luchtvaart. ‘Wil je een vliegtuig maken dat sterk genoeg is om mensen te dragen en dat op zonne-energie werkt, dan moet je een toestel hebben ter grootte van een Boeing 747. En dan kan er nog maar één persoon in.’

Waterstof is dus the way to go als we het over een groene vakantie hebben. ‘Er moet nog heel veel getest worden. En zelfs als het goed werkt is het nog niet zeker dat klassieke vliegtuigbouwers die stap willen zetten’, meent Steelant. Als alles meezit, zijn de eerste groene vliegtuigen over een slordige vijftien jaar uitontwikkeld. Voor ze dan ook daadwerkelijk in gebruik genomen kunnen worden, zijn we nog eens twintig jaar verder, volgens het CleanEra-onderzoek. Als er tenminste geen milieuramp plaatsvindt, waardoor er geen druppeltje olie overblijft. Dan moeten de groene vliegtuigen eerder aan het werk. Het is nog een lange weg te gaan, maar uiteindelijk heb je ook wel wat. Over vijfendertig jaar stappen de eerste mensen in een ultragroen vliegtuig, op weg naar vakantie.


Kader: Stilte!
Bij een écht groen vliegtuig moet aan de kleinste dingen worden gedacht, vindt Ronald van Gent van de TU Delft. Samen met een onderzoeksteam werkt hij in het CleanEra-project aan een ultragroen vliegtuig. Belangrijk: de plaats van de motoren. Nu hangen die nog onder aan het vliegtuig en zorgen ze voor veel extra wrijving. ‘In ons ontwerp zitten de motoren bovenop. Ze zijn onderdeel van de romp. Dat heeft ook als voordeel dat de geluidsoverlast naar beneden toe een stuk minder wordt. Het lawaai wordt dan naar boven gestuurd. Hierdoor is het vliegtuig op de grond niet te horen.’ Alle vernieuwingen samen moeten zorgen voor een vliegtuig dat volgens Van Gent 55 procent beter is dan de huidige modellen. ‘Een huidig modern vliegtuig vliegt per persoon 42 kilometer op 1 liter. Dat is een vliegtuig dat voor zeventig procent vol zit, wat meestal het geval is. Ons ontwerp zal met dezelfde hoeveelheid mensen en brandstof 1 op 100 moeten vliegen.’


Kader: CO2 als bijproduct
Waterstof klinkt als de ultieme wonderbrandstof, maar ook waterstof is niet helemáál groen. Om waterstof te maken heb je altijd andere processen nodig waar vervelende stoffen vrijkomen. Over het algemeen halen we waterstof uit water. Met elektriciteit kunnen watermoleculen van elkaar gescheiden worden. Wat je overhoudt is waterstof en pure zuurstof. Maar die elektriciteit moet ook opgewekt worden. De meest gebruikte manier om waterstof op te wekken is door koolwaterstof te splitsen. We vinden koolwaterstof in fossiele brandstoffen, zoals kolen. Met een zogeheten fuel-processor worden waterstof en koolstof gescheiden. ‘Het vaakst wordt daar methaan voor gebruikt’, weet Johan Steelant, onderzoekswetenschapper bij ESA, waar hij werkt aan het groene vliegtuig LAPCAT. ‘Bij de verwerking daarvan komt CO2 vrij. Dat verwerken we direct. Het komt niet in de atmosfeer.’ Een ander punt bij het gebruik van waterstof als brandstof is de uitstoot van waterdamp en NOx (stikstofoxide). ‘Het effect op het milieu daarvan is nog niet precies bekend. Daar doen we nog onderzoek naar.’


Kader: Een halve ton rotzooi per vlucht
Nederlanders alleen al vliegen per jaar bijna zes miljoen keer naar een vakantieoord. Een van de populairste vakantiebestemmingen is Spanje. En per retourtje Spanje zorg je voor zo’n 0,5 ton CO2. Als je tenminste in een vol vliegtuig vliegt. CO2, ook bekend als koolzuurgas, versterkt het effect van de opwarming van de aarde. Een gemiddelde auto stoot er op jaarbasis vier ton van uit, als er zo’n 12.000 kilometer mee gereden wordt. De cijfers lijken hoog, maar de luchtvaart is volgens het VN Klimaatpanel verantwoordelijk voor twee procent van de jaarlijkse, door mensen veroorzaakte uitstoot aan CO2. De rest ontstaat grotendeels door fabrieken. Vooral door de energiesector wordt veel CO2 uitgestoten. In Nederland is die sector goed voor 76 procent van de jaarlijkse uitstoot. De landbouwsector is goed voor zo’n 13 procent, wat voornamelijk komt door lichaamsgassen van koeien en varkens. In totaal gaan we per jaar, wereldwijd, voor 28 miljard ton in de boeken. De luchtvaart zorgt dus slechts voor een heel klein deel van de CO2-uitstoot. Toch is het verlagen van juist die CO2-uitstoot volgens het VN Klimaatpanel belangrijk. Hoe minder CO2 we uitstoten, hoe minder snel de aarde zal opwarmen.
Bronnen: CBS / Greenseat.nl / IPCC.ch


Kader: Meer informatie
Websites:
http://innopedia.wikidot.com/ - Website boordevol informatie over nieuwe ontwikkelingen op luchtvaartgebied.
http://www.cleanera.tudelft.nl - Alles over het CleanEra-project van de Technische Universiteit in Delft.
http://www.esa.int/esaTQM/SEMAXF5KXMF_mechanical_0.html - Alles over het hypersonische waterstofvliegtuig LAPCAT II van de European Space Agency.
http://www.qinetiq.com/home/products/zephyr.html - Een onbemand vliegtuig, dat in de lucht blijft dankzij zonne-energie: alles over Zephyr.