Der Flugzeugentwurf mit Äthanol
Erstellt am: 29.06.2011 | Stand des Wissens: 28.02.2024
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IKEM - Institut für Klimaschutz, Energie und Mobilität e.V.
Generell ist es möglich, die Gesamtkonfiguration des Flugzeugs im Zusammenhang mit der Verwendung von Alkoholen als Flugkraftstoff beizubehalten. Dies wäre besonders wünschenswert, um eine möglichst reibungslose Integration zu gewährleisten. Bei Beibehaltung der unveränderten Gesamtkonfiguration des Flugzeugs ergeben sich jedoch operative Einschränkungen in Bezug auf die Charakteristika von Nutzlast und Reichweite aufgrund der niedrigeren Energiedichte von Alkoholen im Vergleich zu Kerosin. [aire22]
Äthanol ist leichter zu lagern und zu handhaben als flüssiger 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 zusammengenommen bedeutet dies, dass ein Kurzstreckenflug (500 Seemeilen), verglichen mit einem Kerosinflugzeug, 15 Prozent mehr Energie verbraucht. Durch das größere Treibstoffgewicht verschlechtert sich die Performance über Mittel- und Langstreckenflüge zunehmend. Somit werden 26 Prozent mehr Energie auf einem 3000 Seemeilen - 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 Prozent und damit deutlich niedriger als die Benzinerzeugung aus Rohöl (über 80 Prozent). Durch die mittelfristig knapper werdenden Rohstoffe sind Kompromisse jedoch unausweichlich. Die nicht-fossile Methanolherstellung aus Biomasse, Kohlenstoffdioxid (CO2) und regenerativ erzeugter Elektrizität (beispielsweise aus Wasserkraft oder solare Stromerzeugung) stellt eine Alternative dar. Damit kann der Kraftstoff nachhaltig bereitgestellt 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.
Speicherung
Dank ihres flüssigen Zustands unter normalen atmosphärischen Bedingungen können Alkohole problemlos in Flüssigtanks gespeichert werden, ähnlich wie Kerosin. Aufgrund der hydrophilen Eigenschaften ist möglicherweise eine intensivere Prävention vor mikrobiologischem Einfluss erforderlich. Aufgrund von Unterschieden in der Energiedichte könnten einige Komponenten möglicherweise ausgetauscht werden, aber es gibt bereits entsprechende technische Lösungen. [aire22]
Dank ihres flüssigen Zustands unter normalen atmosphärischen Bedingungen können Alkohole problemlos in Flüssigtanks gespeichert werden, ähnlich wie Kerosin. Aufgrund der hydrophilen Eigenschaften ist möglicherweise eine intensivere Prävention vor mikrobiologischem Einfluss erforderlich. Aufgrund von Unterschieden in der Energiedichte könnten einige Komponenten möglicherweise ausgetauscht werden, aber es gibt bereits entsprechende technische Lösungen. [aire22]
Einsatz
Seine Anwendungen reichen von der Beimischung zu fossilen Treibstoffen bis zur direkten Nutzung als Treibstoff für Verbrennungsmotoren mit Direkteinspritzung oder zukünftigen Brennstoffzellen-Antrieben. Turbinen müssten jedoch für einen optimalen Leistungsertrag angepasst werden. [GoSa18; SoZi21]
Seine Anwendungen reichen von der Beimischung zu fossilen Treibstoffen bis zur direkten Nutzung als Treibstoff für Verbrennungsmotoren mit Direkteinspritzung oder zukünftigen Brennstoffzellen-Antrieben. Turbinen müssten jedoch für einen optimalen Leistungsertrag angepasst werden. [GoSa18; SoZi21]
Herstellung
Methanol lässt sich aus praktisch allen organischen Materialien sowie anderen Primärenergiequellen herstellen.
Methanol lässt sich aus praktisch allen organischen Materialien sowie anderen Primärenergiequellen herstellen.
