Im Jahre 1903 haben die Gebrüder Wright mit ihrem selbstgebauten Flugzeug einen andauernden, gesteuerten und erfolgreichen Motorflug durchgeführt. Dies war die Grundlage für die weitere Entwicklung von motorisierten Flugzeugen.
Ab 1970 kam dann die Boeing 747 zum Einsatz, die bis heute das bekannteste und meistgenutzte Passagierflugzeug ist. Von der Kapazität her löste der Airbus A380 den Boeing 747 ab. Dieser wurde im Jahre 1980 entwickelt und kann maximal 853 Passagiere aufnehmen, wogegen die Boeing 747 maximal 568 Passagiere befördern kann.
Und seit 1970 wird für die Zivilluftfahrt als Kraftstoff für die Dieselmotoren und Stahltriebwerke sowie Hubschraubern Kerosin (Handelsname: Jet A-1) verwendet. Bei der Herstellung ist der Ausgangsrohstoff Öl, doch die Ölreserven sind in ca.30 Jahren ausgeschöpft.
Welche neuen Energieträger gibt es aber heute? Welche Alternativen zu Kerosin wurden heutzutage erforscht? Welche Vor – und Nachteile haben diese? Welcher Energieträger besitzt das größte Zukunftspotenzial?
All diese Fragen werden im Folgenden beantwortet...
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Hauptteil
2.1 Wasserstoffflugzeuge
2.2 Synthetische Kraftstoffe
2.2.1 Biomass to Liquid
2.2.2 Gas to Liquid
2.2.3 Coal to Liquid
3. Schlussfolgerungen
Zielsetzung und Themen der Arbeit
Die vorliegende Arbeit untersucht die Notwendigkeit und Realisierbarkeit alternativer Energieträger für den Luftverkehr, um die Abhängigkeit von fossilen Ressourcen zu verringern und die Umweltbelastungen durch Emissionen zu reduzieren. Dabei wird analysiert, welche technologischen Potenziale und Herausforderungen mit verschiedenen Lösungsansätzen verbunden sind.
- Entwicklung und Historie der Luftfahrtantriebe
- Umweltauswirkungen konventioneller Kerosinverbrennung
- Analyse von Wasserstoffflugzeugen (Projekt Cryoplane)
- Bewertung synthetischer Kraftstoffe (BtL, GtL, CtL)
- Vergleich der Energieträger hinsichtlich Verfügbarkeit und Klimawirkung
Auszug aus dem Buch
2.1 Wasserstoffflugzeuge
Im April 2000 haben 36 Partner aus europäischen Ländern mit dem Projekt „Cryoplane“ begonnen. Cryoplane ist ein Flugzeug mit Flüssigwasserstoffantrieb. Ziel war es, die technische Realisierbarkeit, die Umweltaspekte und die Sicherheit von Wasserstoffflugzeugen zu untersuchen. Diese Untersuchung sollte die Grundlage für den Übergang von kerosinbetriebenen Flugzeugen zu den Cryoplanes sein. Das Projekt dauerte insgesamt 26 Monate und das Projektmanagement übernahm EADS Airbus GmbH.
Wie alle Energieträger hat Wasserstoff Vor und Nachteile. Ein Vorteil von Wasserstoff ist der auf das Gewicht bezogene hohe Energiegehalt. Denn Wasserstoff ist bei gleichem Energiegehalt 2,8-mal leichter als Kerosin, aber der Nachteil ist, dass Wasserstoff auch 4,1-mal voluminöser ist. Dies hat zur Folge, dass die Flugzeugtanks viermal so groß sein müssen als bei kerosinbetriebenen Flugzeugen. Somit würde ein Großteil der Frachtkapazität verloren gehen. Mittlerweile wurden Studien angefertigt, wo die Wasserstofftanks untergebracht werden können. Hierbei wurde festgestellt, dass die Wasserstofftanks auf der Rumpfoberseite anzuordnen sind. Dies ist die günstigste Möglichkeit. Zudem werden die ersten Wasserstofftanks auf die vorhandenen Flugzeuge integriert, um Entwicklungskosten zu sparen.
Wiederum würde das größere Volumen Vorteile haben: Dadurch, dass die Energiedichte von Flüssigwasserstoff 2,8-mal höher als Kerosin ist, könnten Flugzeuge mit kleineren Flügeln und schwächeren Triebwerken gestartet werden.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Beschreibt die historische Entwicklung des Flugverkehrs und die steigende Problematik der Endlichkeit fossiler Brennstoffe sowie der Umweltbelastung durch Kerosin.
2. Hauptteil: Untersucht technische Alternativen wie Wasserstoff und synthetische Kraftstoffe (Biomass to Liquid, Gas to Liquid, Coal to Liquid) hinsichtlich ihrer Vor- und Nachteile.
2.1 Wasserstoffflugzeuge: Analysiert das Projekt Cryoplane und bewertet die Vor- und Nachteile von Flüssigwasserstoff hinsichtlich Energiedichte, Tankvolumen und Umweltfreundlichkeit.
2.2 Synthetische Kraftstoffe: Definiert synthetische Kraftstoffe als Alternativen, bei denen Biomasse, Erdgas oder Kohle als Ausgangsstoffe dienen.
2.2.1 Biomass to Liquid: Erläutert das BtL-Verfahren, seine Umweltvorteile durch die CO2-Bilanz und die Kompatibilität mit bestehender Infrastruktur.
2.2.2 Gas to Liquid: Diskutiert die Umwandlung von Erdgas in Kraftstoff mittels Fischer-Tropsch-Verfahren und bewertet dessen Energieaufwand und Emissionen.
2.2.3 Coal to Liquid: Betrachtet die Nutzung von Kohle zur Kraftstoffherstellung unter Berücksichtigung der hohen CO2-Emissionen und der schwierigen Klimabilanz.
3. Schlussfolgerungen: Fasst zusammen, dass insbesondere Wasserstoff und BtL vielversprechende Alternativen sind, während fossile Ansätze wie CtL ökologisch nicht zielführend erscheinen.
Schlüsselwörter
Luftverkehr, Kerosin, alternative Energieträger, Wasserstoff, Cryoplane, Synthetische Kraftstoffe, Biomass to Liquid, BtL, Gas to Liquid, GtL, Coal to Liquid, CtL, Emissionen, Klimawirkung, Nachhaltigkeit.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit beschäftigt sich mit der Suche nach alternativen Energieträgern für die Zivilluftfahrt, da die konventionelle Nutzung von Kerosin auf Ölbasis aufgrund schwindender Reserven und hoher Schadstoffemissionen kritisch hinterfragt wird.
Welche zentralen Themenfelder werden bearbeitet?
Zentrale Themen sind die historische Entwicklung der Flugzeugantriebe, die detaillierte Analyse der Verbrennungsprodukte von Kerosin sowie die Untersuchung technischer Alternativen wie Wasserstoff und synthetische Kraftstoffe (BtL, GtL, CtL).
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist es, das Zukunftspotenzial verschiedener Energieträger zu bewerten, um herauszufinden, welches Verfahren die beste ökologische und wirtschaftliche Alternative zum heute gebräuchlichen Kerosin darstellt.
Welche wissenschaftliche Methode wurde angewandt?
Die Arbeit basiert auf einer Literaturrecherche und der Analyse von Studien und Berichten aus der Luftfahrtbranche, ergänzt durch grafische Darstellungen der Schadstoffemissionen und Bewertungstabellen.
Was steht im inhaltlichen Fokus des Hauptteils?
Der Hauptteil gliedert sich in die Untersuchung von Wasserstoffflugzeugen und die Gegenüberstellung verschiedener Syntheseverfahren, bei denen Biomasse, Erdgas oder Kohle als Basis dienen.
Welche Begriffe charakterisieren die Arbeit am besten?
Die wichtigsten Begriffe sind Kerosin-Substitution, alternative Antriebe, Cryoplane, Umweltbilanz, Treibhausgase und technologische Kompatibilität mit der bestehenden Infrastruktur.
Warum wird Wasserstoff trotz seiner Vorteile von Fluggesellschaften aktuell gemieden?
Obwohl Wasserstoff bei der Verbrennung kaum Schadstoffe produziert, erfordert der Einsatz eine grundlegende Änderung der Versorgungsinfrastruktur an Flughäfen und der Flugzeugkonstruktion, was hohe Investitionen bedeutet.
Welcher synthetische Kraftstoff wird im Dokument als besonders vorteilhaft bewertet?
Biomass to Liquid (BtL) wird als vorteilhaft hervorgehoben, da es nahezu vollständig kompatibel mit bestehenden Flugzeugantriebssystemen und der Tankinfrastruktur ist, ohne dass aufwendige Systemumstellungen nötig sind.
Welche Rolle spielt das Fischer-Tropsch-Verfahren in der Arbeit?
Es dient als technisches Grundverfahren für die Herstellung der untersuchten synthetischen Kraftstoffe (BtL, GtL, CtL) aus unterschiedlichen Ausgangsstoffen.
Warum wird Coal to Liquid (CtL) als wenig sinnvoll eingestuft?
CtL wird aufgrund sehr hoher Kohlendioxidemissionen, der problematischen CO2-Bilanz und der Endlichkeit der Kohlevorkommen als ökologisch unvorteilhaft eingestuft.
- Citation du texte
- Kagan Eksik (Auteur), 2009, Neue Energieträger im Luftverkehr, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/133638
