NASA und DLR: Gemeinsame Flugversuche zur Klimawirkung des Luftverkehrs

nachhaltige Luftfahrt

Deutliche Verringerung der Rußemissionen bei alternativen Kraftstoffen erwartet

Köln, 12. Januar 2018: Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und die US-amerikanischen Luft- und Raumfahrtbehörde NASA werden im Januar 2018 erstmals gemeinsame Forschungsflüge in Deutschland durchführen. Im Fokus stehen die Emissionen von alternativen Kraftstoffen und die Charakterisierung der Eiskristalle in Kondensstreifen, wobei exemplarisch Biokraftstoff zum Einsatz kommt. Erste gemeinsame DLR/NASA-Flüge im Jahr 2014 in Palmdale/Kalifornien zeigten, dass eine Beimischung von 50 Prozent alternativem Kraftstoff im Reiseflug die Rußpartikel-Emissionen eines Flugzeugtriebwerks um 50 bis 70 Prozent gegenüber der Verbrennung von reinem Kerosin reduziert. Mit den nun geplanten Forschungsflügen sollen  die Partikel-Emissionen und ihr Einfluss auf die Wolkenbildung aus Kondensstreifen und damit ihre Klimawirkung bestimmt werden. Ab dem 14. Januar 2018 wird dafür das NASA-Forschungsflugzeug DC-8 für drei Wochen nach Deutschland kommen und gemeinsam mit dem DLR-Forschungsflugzeug A320 ATRA fliegen. “Wir freuen uns über das Vertrauen der NASA, solch eine umfangreiche Mission mit uns gemeinsam in Deutschland durchzuführen”, sagt DLR-Luftfahrtvorstand Prof. Rolf Henke. Die Forschungsflüge werden von der Ramstein Air Base aus starten.

“Die NASA könnte diese Forschungsflugmission nicht alleine stemmen”, sagt Bruce Anderson, wissenschaftlicher Leiter der Mission bei der NASA. „Wir bringen hier beide Forschungseinrichtungen mit ihren Ressourcen und Forschungsinfrastrukturen in einer Weise zur Untersuchung von alternativen Kraftstoffen zusammen, wie es niemals zuvor möglich war.“ Die gemeinsame Forschungsflugkampagne trägt den Namen ND-MAX/ECLIF 2 (NASA/DLR-Multidisciplinary Airborne eXperiments/Emission and CLimate Impact of alternative Fuel).

Im Rahmen der internationalen Forschungsmission wird das DLR-Forschungsflugzeug A320 ATRA (Advanced Technology Research Aircraft) mit verschiedenen Kraftstoffmischungen fliegen, während das vollinstrumentierte “Fliegende Labor” der NASA (DC-8) in sicherem Abstand folgt, um im Abgasstrahl Rußpartikel, Gasemissionen und Eiskristalle im Kondensstreifen  zu messen. Dabei sind zahlreiche Messgeräte des DLR an Bord des NASA-Flugzeugs installiert. “Wir haben Instrumente zur simultanen Vermessung der Größenverteilung der Ruß-und Eispartikel sowie der gasförmigen Emissionen im Nachlauf des ATRA  an Bord der DC-8 installiert”, berichtet Dr. Hans Schlager vom DLR-Institut für Physik der Atmosphäre. “Der Fokus unserer Messungen liegt darauf, die Emissionen beim Einsatz verschiedener Kraftstoffmischungen zu charakterisieren. Besonders interessiert uns wie sich die Rußemissionen der unterschiedlichen Treibstoffe auf die Strahlungseigenschaften und Lebensdauer der Kondensstreifen auswirken.”

Vorbereitungen in Kalifornien

Mehrere DLR-Wissenschaftler und Ingenieure haben zuvor am Heimatstandort der DC-8 beim Armstrong Flight Research Center der NASA in Kalifornien am Einbau der Messgeräte gearbeitet. Gleichzeitig liefen die Vorbereitungen auf dem Gelände der NATO Air Base in Ramstein, Rheinland-Pfalz, von wo aus die Forschungsflüge in der zweiten Januarhälfte jeweils ihren Ausgangspunkt nehmen. “Wir sind gerade dabei den speziell für die Flugversuche produzierten Kraftstoff anzuliefern”, sagt André Krajewski von den DLR-Flugexperimenten. “Für insgesamt acht geplante gemeinsame Forschungsflüge haben wir Kraftstoff-Mischungen mit einem Anteil von 30 Prozent bis 50 Prozent beigemischtem HEFA.” Der exemplarisch gewählte Biotreibstoff HEFA (Hydroprocessed Esters and Fatty Acids) wird zu großen Teilen aus dem Öl von Leindotter-Pflanzen gewonnen, er steht hier exemplarisch für alternative Kraftstoffe, die auch synthetisch sein könnten.

Neben den Emissionen interessiert das internationale Forscherteam ebenfalls, wie sich die verschiedenen Kraftstoffmischungen auf die Leistungsfähigkeit der Triebwerke auswirken. “Biotreibstoffe wie HEFA unterscheiden sich in ihrer Zusammensetzung zu herkömmlichem Kerosin dadurch, dass sie reine Paraffine sind und keine zyklischen Kohlenwasserstoffe beinhalten. In Mischung mit herkömmlichem Jet A-1 Kerosin erhält man einen zugelassenen Kraftstoff”, erklärt Dr. Patrick Le Clercq vom DLR-Institut für Verbrennungstechnik. “Diese veränderte Zusammensetzung hat Auswirkungen auf die Bildung von Ruß bei der Verbrennung.”

Bisherige gemeinsame Forschungsflüge

In den vergangenen Jahren fanden bereits mehrere Forschungskampagnen in den USA und in Deutschland zu alternativen Kraftstoffen statt, bei denen verschiedene Forschungsflugzeuge bei unterschiedlichen meteorologischen Bedingungen eingesetzt wurden. Frühere Forschungskampagnen unter der Leitung der NASA fanden 2013 und 2014 in Kalifornien unter dem Namen ACCESS I und II statt (Alternative Fuel Effects on Contrails and Cruise Emissions). Während dieser Kampagnen flog die DC-8 der NASA mit alternativen Kraftstoffen, während kleinere Forschungsjets wie die Falcon HU-25 der NASA und die Falcon 20 des DLR im Abgasstrahl Messungen durchführten. 2015 folgte die ECLIF-Kampagne unter Leitung des DLR in Deutschland, bei der ebenfalls Forscher der NASA beteiligt waren. Bei dieser Kampagne flog der A320 ATRA des DLR mit alternativen Treibstoffen und die instrumentierte DLR-Falcon 20 führte im Nachlauf  Messungen der Emissionen und Kondensstreifen durch. Zudem fanden umfangreiche Emissionsmessungen bei Standläufen am Boden statt.

Bisherige Ergebnisse der Forschungsflüge zeigten eine deutliche Verringerung der Rußemissionen bei alternativen Kraftstoffen und legen nah, dass damit die Anzahl an Eiskristallen in Kondensstreifen reduziert wird. “Die geringere Rußemission bei diesen Kraftstoffen ist eine gute Nachricht für die Umwelt, und sie wäre noch besser, wenn die Flugtests bestätigen, dass sich damit auch die Anzahl der Eiskristalle in Kondensstreifen reduzieren lässt”, sagt NASA-Forscher Anderson. DLR-Forscher Dr. Hans Schlager ergänzt: “Diese Frage ist von großer Bedeutung, weil Kondensstreifen und die sich daraus bildenden Zirruswolken vermutlich eine größere wärmende Wirkung auf die Erdatmosphäre haben, als alle über mehr als 100 Jahre in der Atmosphäre gesammelten Kohlendioxid-Emissionen des Luftverkehrs zusammen.” Kondensstreifen bestehen aus  vielen kleinen Eispartikeln, die sich durch Kondensation von Wasserdampf an den Rußpartikeln der Flugzeugabgase bilden. Die  Kondensstreifen können  in Höhen von etwa 8 bis 12 Kilometern bei feucht-kalten Bedingungen mehrere Stunden bestehen und hohe Wolken sogenannte Kondensstreifen-Zirren bilden. Diese Wolken können je nach Sonnenstand und Untergrund  lokal eine wärmende oder kühlende Wirkung entfalten. Die Kenntnis darüber ist für die Beurteilung der Klimawirkung der Luftfahrt essentiell. Bisherige Forschungsarbeiten legen nahe, dass global die wärmende Wirkung überwiegt.

nachhaltige Luftfahrt

Günstige meteorologische Bedingungen in Deutschland

Für die anstehenden DLR/NASA-Flüge, mit den geplanten Messungen der Eiskristalle in Kondensstreifen, sind die meteorologischen Bedingungen im Winter  in Deutschland für die Bildung von Kondensstreifen günstig. Durch den Einsatz des DLR A320 ATRA als „Emissionsquelle“ und der NASA DC-8 als Messplattform, können die Forscher ihre Flugtests in Höhen und mit üblichen Reisefluggeschwindigkeiten von Passagierjets durchführen, wo sich Kondensstreifen typischerweise bilden. Dabei konnten  die Forscher in der DC-8 die bisher  umfangreichste  Messinstrumentierung für solche Untersuchungen installieren wobei die Hälfte der Messgeräte vom DLR-Institut für Physik der Atmosphäre stammt.

Die gemeinsamen Flugtests von NASA und DLR sind bis zum 2. Februar geplant und sollen insgesamt 80 Flugstunden umfassen.

 

Quelle: DLR

BDL beklagt falsche Klima-Signale des EU-Parlaments

Nachhaltigkeit in der Luftfahrt - Sustainable Aviation

CORSIA ab 2020 einziges globales Klimaschutzinstrument für den Luftverkehr

Berlin, 13. September 2017: Nach der Europäischen Kommission und dem Rat der EU hat sich auch das Europäische Parlament mit der Frage befasst, ob und wie der Luftverkehr künftig in den europäischen Emissionshandel (EU-ETS) einbezogen werden soll. Die Parlamentarier sind sich vor dem anstehenden Trilog einig mit der Europäischen Kommission und dem EU-Rat: Der Luftverkehr soll bis zur Einführung des globalen Klimaschutzinstruments CORSIA im Jahr 2020 weiter in den europäischen Emissionshandel einbezogen werden, und zwar weiterhin beschränkt auf innereuropäische Flüge.

Dazu Dr. Stefan Schulte, Präsident des Bundesverbandes der Deutschen Luftverkehrswirtschaft (BDL): „Diese Empfehlung war zu erwarten. Wir sehen es als Signal, dass in diesem Punkt Einigkeit unter den europäischen Gremien herrscht. Das schafft vorerst Planungssicherheit für unsere Fluggesellschaften. Aber die Bestrebung, den europäischen Emissionshandel auch nach 2020 auf innereuropäische Flüge anwenden zu wollen und die Bedingungen hierfür auch noch zu verschärfen, wäre ein völlig falsches Signal in der internationalen Klimapolitik im Luftverkehr und eine wettbewerbsverzerrende Doppelbelastung für europäische Fluggesellschaften.“ Vielmehr müsse es jetzt vordringlich darum gehen, das von der internationalen Staatengemeinschaft in der UN-Luftfahrtorganisation ICAO beschlossene Klimaschutzinstrument CORSIA zu stärken und mit Leben zu füllen, so Schulte weiter.

Auf das globale marktbasierte Klimaschutzinstrument CORSIA haben sich die 192 ICAO-Mitgliedsstaaten 2016 verständigt, um die CO2-Emissionen im internationalen Luftverkehr auf dem Niveau von 2020 zu stabilisieren. Fluggesellschaften müssen ab 2021 für ihre wachstumsbedingten CO2-Emissionen Zertifikate erwerben. Mit den Einnahmen werden in entsprechender Größenordnung CO2-senkende Projekte finanziert.

Alle Staaten der EU haben dem ICAO-System zugestimmt und sich bereit erklärt, freiwillig von Beginn an teilzunehmen. Damit verbunden ist die Zustimmung dazu, dass ab 2020 für den internationalen Luftverkehr weltweit allein das ICAO-Klimaschutzinstrument CORSIA gilt. Das muss auch die EU akzeptieren. Schulte: „CORSIA löst demnach das europäische Emissionshandelssystem für den Luftverkehr ab. Die Umsetzung von CORSIA in europäisches Recht hat dabei ohne Abweichungen zu erfolgen. Eine zusätzliche Weiterführung oder sogar Verschärfung des europäischen Emissionshandels würde den hiesigen Fluggesellschaften zusätzliche Kosten auferlegen, die ihre Wettbewerber aus Drittstaaten nicht haben. Klimaschutz im Luftverkehr kann nur international gelingen.”

Die ICAO hat nach der Hauptversammlung im Oktober des vergangenen Jahres intensiv gearbeitet und legt in wenigen Wochen konkrete Vorschläge zur Umsetzung von CORSIA vor. Die Energie des Misstrauens der EU gegenüber diesem neuen Klimaschutzinstrument sollte jetzt in positive Unterstützung umgewandelt werden. Nur durch Zusammenarbeit und internationale Kooperation sind die Herausforderungen im Klimaschutz zu meistern. Im nun möglichen Trilog sollten Europäische Kommission, EU-Rat und Europäisches Parlament die Chance nutzen, ein positives Signal an die internationale Staatengemeinschaft zu senden.

Quelle: BDL

‘FAMOS’: Neues Forschungsprojekt der Lufthansa Technik zur Verminderung des Widerstands

IASA: Nachhaltige Luftfahrt - Sustainable Aviation

Automatisiertes System ermöglicht das Beschichten großer Oberflächen mit Ribletstruktur

Hamburg, 13. Juli 2017: Lufthansa Technik hat zusammen mit Partnern im Forschungsprojekt “FAMOS” ein neuartiges Führungssystem entwickelt, das die multifunktionalen Oberflächen von Verkehrsflugzeugen mit einer strömungsgünstigen “Haifischhaut”-Struktur automatisch beschichtet. Zunächst soll die Struktur auf den Flügeloberseiten sowie auf den Ober- und Unterseiten des Höhenleitwerks appliziert werden. Weitere Anwendungsflächen, vor allem am Rumpf, sollen folgen.

Frühere Forschungen hatten bereits eine lange Haltbarkeit und einen
hohen Nutzen dieser Struktur bestätigt. Dabei konnten zunächst neue
Lacke entwickelt und die Beständigkeit der Riblet- beziehungsweise
Haifischhautstrukturen auch unter realen Bedingungen im Flugbetrieb
bewiesen werden.

Hierzu wird der Lack zunächst auf eine UV-transparente Form (Matrix)
aufgebracht. In diese Matrix ist vorab das Negativ der Riblet-Form
eingebracht worden. Die Negativ-Form wird in den frischen Lack
eingedrückt und dieser gleichzeitig durch UV-Licht gehärtet. Wenn die
Negativ-Form entfernt wird, bleibt das Positiv der Haifischhaut auf
der Oberfläche stehen. Die Matrix kann auch als endloser Gürtel
ausgebildet werden und somit einen automatischen Prozess ermöglichen.

“Unsere Untersuchungen haben gezeigt, dass wir den Reibungswiderstand
der Luft trotz geringfügiger Abnutzung der Mikrostrukturen um fünf
bis acht Prozent reduzieren können. Dadurch würden Airline-Betreiber
nicht nur rund eineinhalb Prozent Treibstoff einsparen, sondern auch
die Schadstoff-Emissionen ihrer Flotten um einen entsprechenden Wert
reduzieren können”, so Projektleiter Dr. Mathias Nolte.

Wird in den kommenden Monaten mit der Industrialisierung und
Überführung in die Produktion begonnen, könnte die automatisierte
Beschichtung von Flugzeugen mit strömungswiderstandsreduzierender
Haifischhaut bereits 2019 Realität werden.

Quelle: Lufthansa Technik


 

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