Innovativer Flugzeugbau zur Reduktion von Luftverkehrsstoffen
Erstellt am: 07.02.2004 | Stand des Wissens: 27.02.2024
Synthesebericht gehört zu:
Ansprechperson
IKEM - Institut für Klimaschutz, Energie und Mobilität e.V.
Innovationen beim Flugzeugbau zur Reduktion von Luftverkehrsstoffen betreffen hauptsächlich zwei Bereiche: zum einen können die Triebwerke und zum anderen die Konstruktion der Flugzeugzelle verändert werden. Beide Maßnahmen sollen zu einer Verringerung des Brennstoffverbrauchs führen.
Durch die Verwendung von leichteren Werkstoffen kann das Gewicht der Flugzeugzelle stark reduziert werden. Zur Verringerung des Gewichts kann auch der Einsatz von elektronischen beziehungsweise optischen Signalübertragungssystemen (Fly-by-Wire/Fly-by-Light) beitragen. Der aerodynamische Widerstand der Zelle kann durch Laminarflügeltechnik (aktive beziehungsweise passive) verringert werden. Auf diese Weise erhöht sich der Auftrieb der Flügelflächen.
Untersucht wird gegenwärtig auch der Einsatz "Alternativer Brennstoffe". Als Alternative oder Neue Treibstoffe gelten Flüssig-Wasserstoff (LH2) und Flüssig-Methan (LCH4), sowie Kohlenstoffdioxid (CO2) und andere C1-reiche Gase wie Kohlenmonoxid (CO). Ein kürzlich veröffentlichter Bericht des nova-Instituts untersucht eingehend die Anwendung von CO2 für verschiedene Zwecke wie die Herstellung von Chemikalien, synthetischen Kraftstoffen, Polymeren, Proteinen und Mineralien. Der Bericht Carbon Dioxide (CO2) as Feedstock for Chemicals, Advanced Fuels, Polymers, Proteins and Minerals Technologies and Market, Status and Outlook, Company Profiles erforscht eingehend diese erneuerbare Kohlenstoffquelle und analysiert im Detail, welche Produkte durch die Nutzung von CO2 hergestellt werden können sowie die angewandten Verfahren [RCP23]. Dabei wird der Entwicklungsstand der entsprechenden Technologien betrachtet und ihre Umsetzung in Pilotprojekten, Demonstrationsanlagen und kommerziellen Einrichtungen bewertet. Des Weiteren werden Unternehmen identifiziert, die an Technologien zur Nutzung von CO2 als Rohstoff arbeiten. Der Bericht widmet sich auch den prognostizierten Trends in der CO2-Nutzung für die kommenden Jahre.
Für Triebwerke, die mit Kerosin betrieben werden, bemüht man sich, technische Maßnahmen zu entwickeln, die den Brennstoffverbrauch und den Ausstoß von Schadstoffen reduzieren. Dafür existieren zwei unterschiedliche Konzepte. Die Brennkammerkonzepte sollen eine Veränderung der Brennstoff- und Luftaufbereitung mit dem Ziel, die Emission der Stickoxide zu reduzieren, bewirken.
Die vielfältigen technischen Maßnahmen haben Verbesserungen erzielen können, wodurch die moderne Flugzeuggeneration eine bessere Kraftstoffeffizienz aufweist als ein durchschnittlicher Mittelklassewagen. Der neue Airbus A380 wird nach dem heutigen Stand des Wissens einen Verbrauch von lediglich 2,9 Liter pro 100 Passagierkilometer haben.
Durch die Verwendung von leichteren Werkstoffen kann das Gewicht der Flugzeugzelle stark reduziert werden. Zur Verringerung des Gewichts kann auch der Einsatz von elektronischen beziehungsweise optischen Signalübertragungssystemen (Fly-by-Wire/Fly-by-Light) beitragen. Der aerodynamische Widerstand der Zelle kann durch Laminarflügeltechnik (aktive beziehungsweise passive) verringert werden. Auf diese Weise erhöht sich der Auftrieb der Flügelflächen.
Untersucht wird gegenwärtig auch der Einsatz "Alternativer Brennstoffe". Als Alternative oder Neue Treibstoffe gelten Flüssig-Wasserstoff (LH2) und Flüssig-Methan (LCH4), sowie Kohlenstoffdioxid (CO2) und andere C1-reiche Gase wie Kohlenmonoxid (CO). Ein kürzlich veröffentlichter Bericht des nova-Instituts untersucht eingehend die Anwendung von CO2 für verschiedene Zwecke wie die Herstellung von Chemikalien, synthetischen Kraftstoffen, Polymeren, Proteinen und Mineralien. Der Bericht Carbon Dioxide (CO2) as Feedstock for Chemicals, Advanced Fuels, Polymers, Proteins and Minerals Technologies and Market, Status and Outlook, Company Profiles erforscht eingehend diese erneuerbare Kohlenstoffquelle und analysiert im Detail, welche Produkte durch die Nutzung von CO2 hergestellt werden können sowie die angewandten Verfahren [RCP23]. Dabei wird der Entwicklungsstand der entsprechenden Technologien betrachtet und ihre Umsetzung in Pilotprojekten, Demonstrationsanlagen und kommerziellen Einrichtungen bewertet. Des Weiteren werden Unternehmen identifiziert, die an Technologien zur Nutzung von CO2 als Rohstoff arbeiten. Der Bericht widmet sich auch den prognostizierten Trends in der CO2-Nutzung für die kommenden Jahre.
Für Triebwerke, die mit Kerosin betrieben werden, bemüht man sich, technische Maßnahmen zu entwickeln, die den Brennstoffverbrauch und den Ausstoß von Schadstoffen reduzieren. Dafür existieren zwei unterschiedliche Konzepte. Die Brennkammerkonzepte sollen eine Veränderung der Brennstoff- und Luftaufbereitung mit dem Ziel, die Emission der Stickoxide zu reduzieren, bewirken.
Die vielfältigen technischen Maßnahmen haben Verbesserungen erzielen können, wodurch die moderne Flugzeuggeneration eine bessere Kraftstoffeffizienz aufweist als ein durchschnittlicher Mittelklassewagen. Der neue Airbus A380 wird nach dem heutigen Stand des Wissens einen Verbrauch von lediglich 2,9 Liter pro 100 Passagierkilometer haben.
Abb.1: Vergleichende Darstellung des Verbrauchs moderner Verkehrsflugzeuge und eines Mittelklassewagens. [DVF03a] (Grafik zum Vergrößern bitte anklicken)Der Schadstoffausstoß eines Triebwerks hängt auch von deren Alter bzw. Wartungszustand ab. Die Effizienz der einzelnen Triebwerkskomponenten kann mittels Messungen mit dem Flugdatenschreiber (Flight Data Recorder - FDR) sowie Triebwerksüberwachungssystemen (ECM-Engine Condition) aufgezeichnet und bestimmt werden. So lassen sich für jede einzelne Triebwerkskomponente Daten zur Performance und Lebensdauer ermitteln. Mit diesen Daten ist es möglich, Simulationen zu erstellen, mit denen vorhergesagt werden kann, wann ein bestimmtes Triebwerk den Umweltanforderungen ohne Überholung nicht mehr entspricht. [EUKom01p]
