CO2-neutral Fliegen bis 2050 – so geht das günstig und ohne Widerstand

(Updated 10.10.19 with an English translation below the text in German)

Ein Vorschlag von ETH (Prof. Anthony Patt), GLP (Martin Bäumle) und mir als Vertreter des Forum Futur (FDP), über den die NZZ am Sonntag heute auf der Frontseite und S. 11 berichtet, im Detail.

Besonders daran ist, dass es sich um den ersten Vorschlag handelt, auf den die Luftfahrtindustrie positiv reagiert.

Seinen Anfang nahm die Idee damit, dass ich in Dietikon Marcel Hänggi, den Initianten der Gletscher-Initiative getroffen hatte. Da machte es auf einmal Klick, wie ich schon am 7. Juni berichtete. Konkrete und herausfordernde Ziele wie das der Gletscher-Initiative führen eben manchmal zu aussergewöhnlichen Ideen und Lösungen.

Ein Flugzeug auf dem Flughafen von Amsterdam wird startklar gemacht. In Holland entsteht schon eine Demonstrationsanlage zur Produktion von erneuerbarem Kerosin

Ausgangslage: Fliegen muss anders sein

Die Klimapolitik erfordert ein rasches und wirksames Handeln zur Reduktion der klimawirksamen Prozesse und insbesondere zur Reduktion des CO2. Die Ziele von Paris konsequent umgesetzt bedeutet mindestens die Erreichung eines Netto-Null-Zieles 2050. 

Dies ist insbesondere für die Luftfahrt eine Herausforderung, da die Luftfahrt zu den grossen CO2-Emittenten gehört und zudem v.a. auch weltweit rasches Wachstum aufweist. Eine markante Reduktion des Flugverkehrs ist aufgrund der global steigenden Nachfrage ohne massiven Kostenschub kaum wahrscheinlich. Das Fliegen ist zudem heute klar zu günstig, da insbesondere die externen Kosten nicht integriert sind. Es bleibt aber die Frage: wie können wir diese externe Kosten nicht nur kompensieren und mindern, sondern elimineren?

Corsia genügt nicht

Die Ansätze von Corsia sind zwar grundsätzlich interessant, sind aber zur Erreichung der Ziele des Pariser Abkommens völlig ungenügend und greifen zu spät. Grundsätzlich wäre eine planbare ansteigende globale Lenkungsabgabe bzw. eine Internalisierung der externen Kosten der richtige Weg. Dieser Weg scheint aber vorderhand weder mehrheitsfähig noch ist eine globale Lösung denkbar. Ein Alleingang der Schweiz ist nicht zielführend. 

Flugticketabgabe, die keine Lenkungsabgabe ist

Politisch wird daher alternativ seit einiger Zeit für die Schweiz eine Flugticketabgabe propagiert. 

Als reine Lenkungsabgabe wäre eine rein nationale Flugticketabgabe nur bedingt geeignet, weil sie entweder zu niedrig wäre für eine Lenkungswirkung oder sonst zu einer räumlichen Verlagerung der Fliegerei führen könnte, aber kaum zu einer Abnahme der Flugreisen. Weniger fliegen löst zudem das Problem nicht, sondern kann nur für eine Weile dessen Konsequenzen hinauszögern. 

Es braucht deshalb einen grundsätzlich neuen Ansatz, der das Fliegen gesamthaft CO2-neutral gestalten kann. 

Wir schlagen deshalb eine Flugticketabgabe vor, welche dieses Thema nicht als Lenkungsabgabe angehen will. Im Parlament ist eine solche neu möglicherweise mehrheitsfähig.  

Neuer Lösungsansatz durch Kombination neuer Ideen

Mit der seit einigen Jahren diskutierten Lösung, mittels Power-to-X Wasserstoff, Methan oder eben auch flüssige Treibstoffe herzustellen (u.a. durch die Verwendung von überschüssigem, erneuerbaren Strom, der gemäss Berechnungen der EMPA in wenigen Jahren vor allem im Sommer vermehrt auftreten wird) könnte sich hier ein neuer Pfad eröffnen.

Der folgende Umsetzungsansatz basiert auf unabhängig voneinander entstandenen Ideen von ETH-Prof. Anthony Patt und Nationalrat Martin Bäumle. Forum Futur Mitgründer und Dietiker Gemeinderat (FDP) Peter Metzinger fiel deren Komplementarität auf und organisierte ein Treffen, dessen Resultat wir hiermit vorstellen.

Solares Kerosin hebt ab

Prof. Anthony Patt hat auf dem Zukunftsblog der ETH den Vorschlag veröffentlicht, dem Flugbenzin eine zuerst kleine und dann stetig steigende Quote synthetisches Kerosin beizumischen. Aufgrund der zu Beginn kleinen Mengen würde dies das Fliegen kaum spürbar verteuern, aber aufgrund der dennoch vorhandenen Mengeneffekte die Produktionskosten für solares Kerosin senken, so dass man bei minimalen Zusatzkosten immer mehr beimischen kann, mit dem Ziel, im Jahr 2050 komplett mit solarem Kerosin CO2-neutral fliegen zu können.

Peter Metzinger kam daraufhin die Idee in den Sinn, die für einen Kompromiss beim CO2-Gesetz unvermeidliche Flugticketabgabe zur Finanzierung der Zusatzkosten statt als Lenkungsabgabe zu verwenden, damit auch die Luftfahrtindustrie und Wirtschaft einer Flugticketabgabe zustimmen kann. 

Nationalrat Martin Bäumle, der schon eine ähnliche Idee hatte, hat für verschiedene Szenarien Berechnungen durchgeführt, wie hoch diese Flugticketabgabe mit einer steigen Steigerung des Anteils erneuerbaren Treibstoffs auf 100% bis 2050 sein müsste, um die dadurch den Airlines entstehenden Zusatzkosten zu kompensieren. 

Zusammen haben sie die Ideen verfeinert und zu einem umsetzbaren Konzept weiterentwickelt. 

Solares Kerosin ist etwa vier Mal teurer

Solares bzw. synthetisches Kerosin wird unter Verwendung von rezykliertem, atmosphärischem CO2 und erneuerbarem Strom oder Solarenergie produziert. Es gibt heirfür verschiedene Ansätze, die allesamt weit genug entwickelt sind, um erste industrielle Anlagen zu bauen.

Die Kosten für das Filtern von CO2 betragen nach Anhaben von Climeworks mit deren Technologie zur Zeit noch bis zu 600 USD/Tonne, können bei grosser Nachfrage aber geschätzt auf 100 USD/Tonne gesenkt werden. Synthetischer Kraftstoff ist zu 100% klimaneutral, für den Einsatz in heutigen Düsentriebwerken zertifiziert und es gibt Hinweise darauf, dass bei seiner Verbrennung weniger Partikel entstehen als bei fossilem Kerosin. Die derzeitige Produktion ist zu gering und die Kosten pro Liter sind folglich hoch. Mit der Skalierung auf die kommerzielle Produktion dürften die Kosten in Richtung fossiles Kerosin sinken.

«Solares Kerosin zum Fliegen bringen»

Mit einer klaren und planbaren Offensive zur steigenden Herstellung von erneuerbaren Treibstoffen kann sich ein klarer Absenkpfad für die Kosten der Produktion des erneuerbaren Treibstoffes entwickeln, welcher mindestens den Faktor zwei über 30 Jahre erreichen kann. 

Würde das System global angewendet, wären die Preisoptimierungen wohl noch schneller und um einen höheren Faktor zu erreichen. Die Standorte für die Herstellung des erneuerbaren Treibstoffes würden sich von Pilotanlagen, welche z.B. auch in der Schweiz erstellt würden, hin zu einer Massenproduktion an Standorten und in Ländern mit höherer Sonneneinstrahlung und Wasserzugang verlagern.

Der Flächenbedarf für einen 100% Einsatz erneuerbaren Treibstoffes mittels 100 % Solarstrom im Flugverkehr würde für den Schweizer Verbrauch rund 0.8 % der Fläche der Schweiz oder ca. 40 m2 Solarzellen pro Einwohner erfordern oder für den weltweiten Bedarf rund 8x die Fläche der Schweiz erfordern. Dies bei weiter wachsendem Flugverkehr bis 2050. Damit zeigen die Berechnungen von Nationalrat Bäumle, dass eine Umsetzung machbar und finanzierbar ist. Die Idee von Prof. Patt

Im Zukunftsblog der ETH schreibt Prof. Anthony Patt unter dem Titel «Solares Kerosin zum Fliegen bringen»: 

Man könnte Kerosinlieferanten dazu verpflichten, eine jährlich ansteigende Menge an synthetischem Treibstoff einzumischen, beginnend mit einem Anteil von unter einem Prozent am Gesamtbedarf. Die zusätzlichen Kosten würden die Einnahmen aus einer CO2-Steuer oder einem Zuschlag decken. Gemäss meiner Überschlagsrechnung würde eine Anfangssteuer auf fossiles Flugbenzin von 0.05 Franken pro Liter dafür ausreichen. Die Ticketpreise würden lediglich rund drei Prozent teurer.

Wenn der Anteil an synthetischem Treibstoff wächst, muss auch die Steuer steigen, aber nicht übertrieben, weil die Produktionskosten mit der Zeit sinken: Auf lange Sicht wäre ein Franken pro Liter realistisch. In dreissig Jahren würde so ein Flug mit synthetischem Treibstoff etwa 25 Prozent mehr kosten als fossiles Fliegen heute. Die Luftfahrt wäre dekarbonisiert, und die Ticketpreise wären so langsam gestiegen, dass man es kaum spürt.

Die Berechnungen von Nationalrat Martin Bäumle 

Ausgehend von einem heute realistischen Produktionspreis von 2.30 CHF/l synth. Kerosin, einem Preis von 0.60 CHF/l für fossiles Kerosin und 0.04 CHF/kWh für erneuerbaren Strom und einer 10%igen Beimischung von synthetischem Kerosin ab 2020, würde ein Flugticket für einen 800-km-Flug (z.B. Budapest) hin und zurück 14.00 CHF mehr, für einen 2’500-km-Flug (z.B. Moskau) hin und zurück 34.00 CHF mehr, für einen 6’500-km-Flug (New York) hin und zurück 71.00 CHF mehr und bei einem 9’000-km-Flug (z.B. Mauritius) nur rund 92.- CHF mehr kosten. 

Im Jahr 2050 würden die Zusatzkosten dann 20.00 / 50.00 / 104.00 respektive 135.00 CHF betragen, wobei der Preisanstieg und die Steigerung des Anteils erneuerbaren Treibstoffes auf 100 % bis 2050 geordnet über 30 Jahre erfolgen würde. 

Für 2050 wurde dabei mit einem Produktionspreis von 1.00 CHF/l synth. Kerosin, einem Preis von 0.75 CHF/l für fossiles Kerosin und 0.025 CHF/kWh für erneuerbaren Strom und einer 100 %igen Beimischung von synth. Kerosin gerechnet. 

In diesem Bereich müsste sich dann die Flugticketabgabe bewegen, was auch politisch auf Akzeptanz stossen kann, insbesondere nachdem neben SP/Grünen/Grünliberalen/BDP und Teilen der CVP schon im 2018 eine Flugticketabgabe verlangt haben und neu auch die FDP-Basis einer Flugticketabgabe zur Finanzierung von innovativen Lösungen zustimmt (nicht als Lenkungsabgabe). 

Der politische Prozess

Grundsätzlich kann eine Flugticketabgabe in diesem Sinne vom Parlament im Rahmen der Totalrevision des CO2-Gesetzes im Gesetz verankert werden. Dann jedoch müsste sie doppelt so hoch sein, um die gleiche Wirkung zu entfalten. Denn in diesem Fall müssten mindestens 51% der Abgabe vollumfänglich der Bevölkerung zurückerstattet werden.

Alternativ – und von uns bevorzugt – kann die Airline-Industrie freiwillig einen Zuschlag auf ihre Tickets erheben und damit ihre Mehrkosten für den Pfad in Richtung «klimaneutrales Fliegen bis 2050» getreu dem Verursacherprinzip durch die Flugreisenden finanzieren lassen. 

Ob sie eine hundertprozentige oder nur teilweise Finanzierung anstrebt, ist ihr damit selbst überlassen, und damit auch die Höhe der Flugticketabgabe. Wichtig ist, dass diese nicht zu einer Verlagerung der Flugreisenden führt.

Die oben beschriebene Abgabe im CO2-Gesetz wäre dabei als subsidiäre Sanktion im Gesetz vorzusehen, wenn die Branche die entsprechenden Massnahmen nicht freiwillig umsetzen würde.

Unterstützung durch die Industrie

Parallel zur Ausarbeitung dieses Vorschlags wurden diverse Gespräche mit Vertretern der Luftfahrtindustrie geführt und die öffentliche Diskussion beobachtet. Der Pilotenverband AEROPERS hat schon früh zugestimmt, dass eine Flugticketabgabe, die keine Lenkungsabgabe darstellt, sondern der Finanzierung von erneuerbarem Kerosin dient, akzeptiert würde. Ähnliches haben in den letzten Wochen Vertreter der Lufthansa und der IATA verlauten lassen. Wir wissen von zwei Flughäfen, dass sie ebenfalls der Idee zustimmen, dies jedoch noch nicht öffentlich kundtun möchten. Am Flughafen Rotterdam entsteht eine Demonstrationsanlage zur Produktion von erneuerbarem Kerosin. Der Treibstoff soll auf Basis von CO2 aus der Umgebungsluft hergestellt werden. Dafür wird die Technologie des Zürcher Start-ups Climeworks eingesetzt. 

Mit einer Unterstützung unseres Vorschlags durch die Wirtschaft und Pilotenverbände kann somit gerechnet werden. Wie das Beispiel Rotterdam zeigt, bietet unser Vorschlag zudem eine Chance, mit Schweizer Technologie weltweit einen entscheidenden Beitrag für eine Co2-neutrale Kreislaufwirtschaft zu leisten und in der Schweiz dank Nachhaltigkeits-Innovation Arbeitsplätze zu schaffen. Wir müssen uns jedoch beeilen, denn die Konkurrenz auf dem Weltmarkt schläft nicht.

Nationalrat Martin Bäumle (GLP), Prof. Anthony Patt, Peter Metzinger (Forum Futur, FDP)


English Version

Flying CO2-neutral until 2050 – that’s how it works cheaply and without resistance

A proposal by ETH (Prof. Anthony Patt), GLP (Martin Bäumle) and myself as representative of the Forum Futur (FDP), about which the NZZ am Sonntag reports today on the front page and p. 11, in detail.

What is special about our proposal is the fact that it is the first proposal to which the aviation industry reacts positively.

It started with an idea that I had when I met Marcel Hänggi, the initiator of the glacier initiative, in Dietikon. It suddenly clicked, as I reported on 7 June. Concrete and challenging goals like that of the Glacier Initiative sometimes lead to extraordinary ideas and solutions.

Starting Position: Flying Must Be Different

Climate policy requires rapid and effective action to reduce climate-impacting processes and in particular to reduce CO2. The consistent implementation of the Paris targets means at least achieving a net zero target by 2050.

This is a particular challenge for aviation, since aviation is one of the major emitters of CO2 and is also experiencing rapid growth worldwide. A significant reduction in air traffic is unlikely without a massive increase in costs due to the global increase in demand. Moreover, flying is clearly too cheap today, as external costs in particular are not integrated. But the question remains: how can we not only compensate and reduce these external costs, but also eliminate them?

Corsia is not enough

Although Corsia’s approach is interesting in principle, it is completely inadequate to achieve the objectives of the Paris Agreement and are too late to take effect. In principle, a plannable increase in the global steering tax or internalisation of external costs would be the right way forward. For the time being, however, this path does not appear to be capable of winning a majority, nor is a global solution conceivable. Switzerland cannot go it alone.

Air ticket levy that is not a steering tax

For some time now, in Switzerland as an alternative to Corsia a levy on air tickets has been politically propagated.

However, a purely national flight ticket levy would only be suitable as a pure incentive tax to a limited extent, because it would either be too low for a steering effect or could otherwise lead to a spatial shift in aviation, but hardly to a reduction in air travel. Less flying does not solve the problem, but can only delay its consequences for a while.

Therefore, a fundamentally new approach is needed that can make flying CO2-neutral in its entirety.

We therefore propose a flight ticket levy, which does not address this issue as a steering tax. A levy of this kind may now be capable of obtaining a majority in Parliament.

New approach by combining new ideas

A new path could open up with the solution discussed for several years to produce hydrogen, methane or even liquid fuels using Power-to-X (e.g. through the use of surplus, renewable electricity, which, according to EMPA calculations, will increase in a few years, especially in summer).

The following implementation approach is based on ideas developed independently by ETH Professor Anthony Patt and National Councillor Martin Bäumle. Peter Metzinger, co-founder of Forum Futur and dietician of the local council (FDP), noticed their complementarity and organised a meeting, the result of which we present here.

Solar kerosene takes off

Prof. Anthony Patt has published a proposal on the Zukunftsblog of the ETH to add a first small and then steadily increasing quota of synthetic kerosene to aviation fuel. Due to the small quantities at the beginning, this would hardly make flying noticeably more expensive, but due to the nevertheless existing quantity effects, the production costs for solar kerosene would be lowered, so that more and more can be added with minimal additional costs, with the aim of being able to fly completely CO2-neutral with solar kerosene in the year 2050.

Peter Metzinger then came up with the idea of using the unavoidable flight ticket levy to finance the additional costs instead of the incentive / steering levy, so that the aviation industry and industry could also agree to a flight ticket levy.

National Councillor Martin Bäumle, who already had a similar idea, has carried out calculations for various scenarios to determine how high this air ticket levy would have to be with an increase in the share of renewable fuel to 100% by 2050 in order to compensate for the additional costs incurred by the airlines.

Together they refined the ideas and developed them into a viable concept.

Solar kerosene is about four times more expensive

Solar or synthetic kerosene is produced using recycled atmospheric CO2 and renewable electricity or solar energy. There are several approaches, all of which are far enough developed to build the first industrial plants.

According to Climeworks, the costs for filtering CO2 with their technology currently amount to up to 600 USD/tonne, but can be reduced to 100 USD/tonne if demand is high. Synthetic fuel is 100% climate-neutral, certified for use in today’s jet engines, and there is evidence that its combustion produces fewer particles than fossil kerosene. Current production is too low and therefore the cost per litre is high. Scaling to commercial production should reduce costs towards fossil kerosene.

„Making solar kerosene fly“

With a clear and predictable offensive to increase the production of renewable fuels, a clear reduction path can be developed for the costs of producing renewable fuel, which can reach a factor of at least two over 30 years.

If the system were applied globally, the price optimisations would probably be even faster and could be achieved by a higher factor. The locations for the production of the renewable fuel would shift from pilot plants, which would also be built in Switzerland, to mass production at locations and in countries with higher solar radiation and access to water.

The area required for a 100% use of renewable fuel by means of 100% solar power in air traffic would require about 0.8% of the area of Switzerland for Swiss consumption, or about 40 m2 of solar cells per inhabitant, or about 8 times the area of Switzerland for global demand. The calculations by National Councillor Bäumle show that implementation is feasible and affordable.

The idea of Prof. Patt

Prof. Anthony Patt writes in the ETH Future Blog under the title „Making solar kerosene fly“:

One could oblige kerosene suppliers to mix in an annually increasing amount of synthetic fuel, starting with a share of less than one percent of total demand. The additional costs would cover the revenue from a CO2 tax or surcharge. According to my rough estimate, an initial tax on fossil aviation fuel of 0.05 Swiss francs per litre would suffice. Ticket prices would only be around three percent more expensive.

If the share of synthetic fuel grows, the tax will also have to rise, but not exaggeratedly, because production costs will fall over time: in the long run, one franc per litre would be realistic. In thirty years, such a flight with synthetic fuel would cost about 25 percent more than fossil flying today. Aviation would be decarbonized, and ticket prices would have risen so slowly that it would hardly be noticeable.

The calculations of National Councillor Martin Bäumle

Based on a realistic current production price of 2.30 CHF/l synthetic kerosene, a price of 0.60 CHF/l for fossil kerosene and 0.04 CHF/kWh for renewable electricity and a 10% admixture of synthetic kerosene from 2020, an air ticket for an 800-km flight (e.g.B. Budapest) outward and return 14.00 CHF more, for a 2,500 km flight (e.g. Moscow) outward and return 34.00 CHF more, for a 6,500 km flight (New York) outward and return 71.00 CHF more and for a 9,000 km flight (e.g. Mauritius) only about 92.- CHF more.

In the year 2050 the additional costs would then amount to 20.00 / 50.00 / 104.00 respectively 135.00 CHF, whereby the price increase and the increase of the share of renewable fuel to 100 % by 2050 would take place in an orderly manner over 30 years.

For 2050 a production price of 1.00 CHF/l synthetic kerosene, a price of 0.75 CHF/l for fossil kerosene and 0.025 CHF/kWh for renewable electricity and a 100 % admixture of synthetic kerosene were expected.

This could also meet with political acceptance, especially after SP/Green/Green Liberals/BDP and parts of CVP had already demanded an air ticket levy in 2018 and the FDP base now also agrees to an air ticket levy to finance innovative solutions (not as an incentive levy).

The political process

In principle, an air ticket levy in this sense can be anchored in the law by parliament as part of the total revision of the CO2 Act. But then it would have to be twice as high to have the same effect. In this case, at least 51% of the levy would have to be reimbursed in full to the population.

Alternatively – and preferred by us – the airline industry can voluntarily levy a surcharge on its tickets and thus have its additional costs for the path towards „climate-neutral flying by 2050“ financed by air travelers in accordance with the polluter-pays principle.

It is therefore up to the airline industry to decide whether they want to obtain one hundred percent or only partial financing, and thus also the amount of the flight ticket levy. It is important that this does not lead to a transfer of passengers.

The above-described levy in the CO2 Act would have to be provided for in the Act as a subsidiary sanction if the industry did not voluntarily implement the corresponding measures.

Support from industry

In parallel with the preparation of this proposal, various discussions with representatives of the aviation industry have taken place and the public debate has been monitored. AEROPERS, the Swiss Airlines pilots‘ association agreed early on that an air ticket levy which is not a steering tax but serves to finance renewable kerosene would be accepted. Representatives of Lufthansa and IATA have made similar statements in recent weeks. We know from two airports that they also agree with the idea, but do not yet want to make this public. A demonstration plant for the production of renewable kerosene is being built at Rotterdam airport. The fuel is to be produced on the basis of CO2 from the ambient air. The technology of the Zurich start-up Climeworks will be used for this purpose.

We can therefore count on the support of industry and pilot associations for our proposal. As the example of Rotterdam shows, our proposal also offers an opportunity to use Swiss technology to make a decisive contribution to a CO2-neutral recycling economy worldwide and to create jobs in Switzerland thanks to sustainability innovation. But we must hurry, because the competition on the world market is not asleep.

National Councillor Martin Bäumle (GLP), Prof. Anthony Patt, Peter Metzinger (Forum Futur, FDP)

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