Der Flugzeugentwurf mit Äthanol
Erstellt am: 29.06.2011 | Stand des Wissens: 23.02.2017
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IKEM - Institut für Klimaschutz, Energie und Mobilität e.V.
Äthanol ist leichter zu lagern und zu handhaben als Wasserstoff (LH2). Seine Leistungsdaten sind allerdings schlechter als die von LH2 und Kerosin. So benötigt ein Äthanolflugzeug etwa 64 Prozent mehr Tankvolumen, für dieselbe Leistung. Damit ist eine 25 prozentige Vergrößerung der Tragflügelfläche verbunden, was wiederum das Flugzeugleergewicht (OEW) um 20 Prozent steigert.
Abb. 1 Modifikation einer B 737 mit Äthanol [Dagg]
Da Äthanol schwerer als Kerosin ist, erhöht sich das Startgewicht um 35 Prozent. Das höhere Startgewicht erfordert die Verwendung leistungsstärkerer Triebwerke, welche 50 Prozent mehr Schub liefern müssen. Alle Faktoren zusammen genommen bedeutet, ein Kurzstreckenflug (500 nmi) verbraucht 15 Prozent mehr Energie, verglichen mit einem Kerosinflugzeug. Durch das größere Treibstoffgewicht verschlechtert sich die Performance über Mittel- und Langstreckenflüge zunehmends. Somit werden 26 Prozent mehr Energie auf einem 3000 nmi - Mittelstreckenflug verbraucht.
Die Alkohole wie Äthanol und Methanol haben schlechte massen- und volumenspezifische Verbrennungswärmen. Allerdings könnte ihr weitreichender Einsatz im Bodentransport (zum Beispiel Zumischung zum Autobenzin) weitere Rohölreserven für den kommerziellen Luftverkehr freisetzen.
Der energetische Wirkungsgrad der Methanolerzeugung aus Erdgas liegt bei etwa 68% und damit deutlich niedriger als die Benzinerzeugung aus Rohöl (über 80%). Durch die mittelfristig knapper werdenden Rohstoffe sind Kompromisse jedoch unausweichlich. Die nicht-fossile Methanolherstellung aus Biomasse, CO2 und regenerativ erzeugter Elektrizität (beispielsweise aus Wasserkraft oder solare Stromerzeugung) stellt eine Alternative dar. Damit könnte Kraftstoff nachhaltig bereitgestellt und vom heutigen System fossiler Kraftstofferzeugung aus begrenzten Ressourcen graduell zu einem nachhaltigen System übergegangen werden.
Die nichtfossile regenerative Methanolsynthese ist im wesentlichen CO2-neutral. Ihre Anwendung könnte zunächst noch parallel zur Herstellung aus fossilen Rohstoffen erfolgen, um einen fließenden Übergang von konventionellen zu alternativen Kraftstoffen zu ermöglichen. Langfristig wird der Einsatz von Wasserstoff als Energieträger im Verkehrssektor gesehen, so dass das regenerativ erzeugte Methanol die vorhandene Versorgungsinfrastruktur im Verkehrssektor weiterhin nutzen könnte.
Einsatz
Seine Anwendungen reichen von der Beimischung zu fossilen Treibstoffen bis zur direkten Nutzung als Treibstoff für Verbrennungsmotoren mit Direkteinspritzung oder zukünftige Brennstoffzellen-Antrieben.
Herstellung
Die folgende Abbildung zeigt, dass sich Methanol aus praktisch allen organischen Materialien sowie anderen Primärenergiequellen herstellen lässt.
Da Äthanol schwerer als Kerosin ist, erhöht sich das Startgewicht um 35 Prozent. Das höhere Startgewicht erfordert die Verwendung leistungsstärkerer Triebwerke, welche 50 Prozent mehr Schub liefern müssen. Alle Faktoren zusammen genommen bedeutet, ein Kurzstreckenflug (500 nmi) verbraucht 15 Prozent mehr Energie, verglichen mit einem Kerosinflugzeug. Durch das größere Treibstoffgewicht verschlechtert sich die Performance über Mittel- und Langstreckenflüge zunehmends. Somit werden 26 Prozent mehr Energie auf einem 3000 nmi - Mittelstreckenflug verbraucht.
Die Alkohole wie Äthanol und Methanol haben schlechte massen- und volumenspezifische Verbrennungswärmen. Allerdings könnte ihr weitreichender Einsatz im Bodentransport (zum Beispiel Zumischung zum Autobenzin) weitere Rohölreserven für den kommerziellen Luftverkehr freisetzen.
Der energetische Wirkungsgrad der Methanolerzeugung aus Erdgas liegt bei etwa 68% und damit deutlich niedriger als die Benzinerzeugung aus Rohöl (über 80%). Durch die mittelfristig knapper werdenden Rohstoffe sind Kompromisse jedoch unausweichlich. Die nicht-fossile Methanolherstellung aus Biomasse, CO2 und regenerativ erzeugter Elektrizität (beispielsweise aus Wasserkraft oder solare Stromerzeugung) stellt eine Alternative dar. Damit könnte Kraftstoff nachhaltig bereitgestellt und vom heutigen System fossiler Kraftstofferzeugung aus begrenzten Ressourcen graduell zu einem nachhaltigen System übergegangen werden.
Die nichtfossile regenerative Methanolsynthese ist im wesentlichen CO2-neutral. Ihre Anwendung könnte zunächst noch parallel zur Herstellung aus fossilen Rohstoffen erfolgen, um einen fließenden Übergang von konventionellen zu alternativen Kraftstoffen zu ermöglichen. Langfristig wird der Einsatz von Wasserstoff als Energieträger im Verkehrssektor gesehen, so dass das regenerativ erzeugte Methanol die vorhandene Versorgungsinfrastruktur im Verkehrssektor weiterhin nutzen könnte.
Einsatz
Seine Anwendungen reichen von der Beimischung zu fossilen Treibstoffen bis zur direkten Nutzung als Treibstoff für Verbrennungsmotoren mit Direkteinspritzung oder zukünftige Brennstoffzellen-Antrieben.
Herstellung
Die folgende Abbildung zeigt, dass sich Methanol aus praktisch allen organischen Materialien sowie anderen Primärenergiequellen herstellen lässt.
