Alternative Kraftstoffe in der Luftfahrt - MTU Aero Engines
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Alternative Kraftstoffe in der Luftfahrt - MTU Aero Engines

Alternative Kraftstoffe in der Luftfahrt - MTU Aero Engines Alternative Kraftstoffe in der Luftfahrt - MTU Aero Engines

mtu.de
06.12.2012 Aufrufe

US $ / barrel 150 100 50 0 1970 1980 1990 2000 2010 Alternative Kraftstoffe in der Luftfahrt BDLI Facharbeitskreis Product Support Dr. Jörg Sieber München, 1. Dezember 2011

US $ / barrel<br />

150<br />

100<br />

50<br />

0<br />

1970 1980 1990 2000 2010<br />

<strong>Alternative</strong> <strong>Kraftstoffe</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> <strong>Luftfahrt</strong><br />

BDLI Facharbeitskreis Product Support<br />

Dr. Jörg Sieber<br />

München, 1. Dezember 2011

Inhalt<br />

� Randbed<strong>in</strong>gungen<br />

� Anfor<strong>der</strong>ungen an <strong>Kraftstoffe</strong><br />

� Bewertung alternativer <strong>Kraftstoffe</strong><br />

� Flugtest Bio-Kraftstoff<br />

� Aviation Initiative for Reneable Energy <strong>in</strong> Germany aireg<br />

01.12.2011 <strong>Alternative</strong> <strong>Kraftstoffe</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> <strong>Luftfahrt</strong> - J. Sieber 2

Kraftstoffversorgung<br />

� Die kommerzielle <strong>Luftfahrt</strong> nutzt als<br />

Kraftstoff das nahezu vollständig auf<br />

Rohöl basierende Keros<strong>in</strong>.<br />

� Verschiedene Organisatoren haben<br />

Szenarien zur Ölför<strong>der</strong>ung erstellt, alle<br />

erwarten das Maximum <strong>der</strong> Ölför<strong>der</strong>ung<br />

<strong>in</strong>nerhalb <strong>der</strong> nächsten 20 Jahre.<br />

� Der Preis für Rohöl hat sich seit dem<br />

letzen Tiefststand im Jahr 1999<br />

gegenüber Sommer 2008 mehr als<br />

verzehnfacht.<br />

� Die Betriebskosten e<strong>in</strong>es Flugzeugs<br />

werden maßgeblich durch die Kosten<br />

für den Kraftstoff bee<strong>in</strong>flusst (Anteil<br />

ca. 25% - 45% für Mittel- bzw. Langstrecke).<br />

US $ / barrel<br />

Szenarien zur Entwicklung <strong>der</strong> Ölför<strong>der</strong>ung<br />

Millionen Barrel pro Tag<br />

Price of West Texas Intermediate Crude, Monthly NSA<br />

0<br />

1970 1980 1990 2000 2010<br />

01.12.2011 <strong>Alternative</strong> <strong>Kraftstoffe</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> <strong>Luftfahrt</strong> - J. Sieber 3<br />

150<br />

100<br />

50<br />

Ölpreisentwicklung<br />

Price US$ / Barrel West Texas Intermediate Crude

Klimaän<strong>der</strong>ung<br />

� Es ist sehr wahrsche<strong>in</strong>lich, dass die<br />

beobachtete Klimaän<strong>der</strong>ung durch<br />

Menschen verursacht wird und die<br />

CO2-Emissionen daran den wesentlichen<br />

Anteil haben.<br />

� Der Anteil des Luftverkehr am CO2- Ausstoss beträgt heute ~2% *.<br />

� Die wichtigsten Ursachen für die<br />

Klimaerwärmung durch den Luftverkehr<br />

s<strong>in</strong>d **:<br />

• die CO2-Emissionen • Ozonproduktion <strong>in</strong>folge NOX- Emissionen<br />

• Kondensstreifen und Zirruswolken<br />

� Der Anteil des Luftverkehrs an <strong>der</strong><br />

anthropogenen Klimaän<strong>der</strong>ung wird<br />

auf 3,5% geschätzt **.<br />

* World Resource Institute<br />

** IPCC 2007<br />

Climate change from Aircraft<br />

Radiative forc<strong>in</strong>g from aviation <strong>in</strong> 1992, IPCC 2007<br />

L<strong>in</strong>es around the bars show uncerta<strong>in</strong>ty<br />

Level of scientific un<strong>der</strong>stand<strong>in</strong>g<br />

good fair poor poor fair very fair fair<br />

poor<br />

Source: Intergovernmental Panel on Climate Change IPCC<br />

www.ipcc.ch/ipccreports/sres/aviation<br />

01.12.2011 <strong>Alternative</strong> <strong>Kraftstoffe</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> <strong>Luftfahrt</strong> - J. Sieber 4

Klimaän<strong>der</strong>ung - Reglementierungen<br />

� Ab 2012 sollen die Airl<strong>in</strong>es im europäischen<br />

Luftverkehr am Emission Trad<strong>in</strong>g System<br />

teilnehmen. Im ersten Schritt ist e<strong>in</strong>e<br />

Reduktion <strong>der</strong> CO 2 -Emissionen um 3%, e<strong>in</strong>e<br />

kostenfreie Zuteilung von 85% sowie e<strong>in</strong>e<br />

Versteigerung von 15% <strong>der</strong> Emissionsrechte<br />

vorgesehen. Weiter notwendige Emissionsrechte<br />

müssen zugekauft werden *.<br />

� Die EU-Kommission hat e<strong>in</strong> Gesetzespaket<br />

zum Klimaschutz beschlossen, das e<strong>in</strong>e<br />

Reduktion des CO 2 -Ausstosses um 20% bis<br />

zum Jahr 2020 im Vergleich zu 1990<br />

vorsieht.<br />

� Die <strong>in</strong>ternationale Lufttransport Organisation<br />

IATA verspricht ab 2020 CO 2 -neutrales<br />

Wachstum und bis 2050 e<strong>in</strong>e Halbierung <strong>der</strong><br />

netto CO 2 -Emissionen gegenüber 2005 **.<br />

* EU Parlament 8. Juli 2008 ** Kuala Lumpur June 2009<br />

Annahmen<br />

• Steigerung des absoluten Brennstoffverbrauchs um 3% pro Jahr<br />

• Weitere Reduktion <strong>der</strong> CO2 Grenze um 20% <strong>in</strong> 2020 (<strong>in</strong> Diskussion)<br />

01.12.2011 <strong>Alternative</strong> <strong>Kraftstoffe</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> <strong>Luftfahrt</strong> - J. Sieber 5<br />

Verteilung <strong>der</strong> CO 2 Emissionsrechte<br />

Emission Trad<strong>in</strong>g System<br />

180%<br />

160%<br />

140%<br />

120%<br />

100%<br />

80%<br />

60%<br />

40%<br />

20%<br />

0%<br />

Kauf ausserhalb Luffahrt<br />

staatliche Auktion<br />

kostenfrei zugeteilt<br />

100%<br />

26%<br />

15%<br />

82%<br />

76%<br />

80%<br />

2004-2006 2012 2020<br />

CO 2 -<br />

Emissionen<br />

Zielwert

Future Development of Air Traffic and CO 2 -Emissions<br />

Relative Change<br />

5<br />

4<br />

3<br />

2<br />

Air traffic<br />

(+5% p.a.)<br />

CO 2 emissions<br />

bus<strong>in</strong>ess<br />

as usual<br />

(efficiency<br />

+2% p.a.)<br />

CO 2 emissions<br />

<strong>in</strong>novative<br />

technologies<br />

1<br />

0<br />

IATA objectives:<br />

• carbon neutral growth from 2020<br />

• 50% absolute reduction <strong>in</strong> CO2 emissions by 2050 rel. to 2005<br />

2000 2010 2020 2030 2040 2050<br />

New Aircraft<br />

Concepts<br />

30% efficiency<br />

improvement *<br />

New<br />

Eng<strong>in</strong>es<br />

50% efficiency<br />

improvement *<br />

Advanced<br />

Air Traffic<br />

Management<br />

20% efficiency<br />

improvement *<br />

<strong>Alternative</strong><br />

Fuels<br />

80% carbon<br />

free fuel *<br />

* by 2050 rel. to 2000<br />

01.12.2011 <strong>Alternative</strong> <strong>Kraftstoffe</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> <strong>Luftfahrt</strong> - J. Sieber 6

Bedrohung <strong>der</strong> <strong>Luftfahrt</strong><br />

� Die <strong>Luftfahrt</strong> steht erstmals vor großen Umwälzungen bezüglich ihrer Energieversorgung.<br />

� Flugzeug und Triebwerk weisen extrem lange Produktions- und E<strong>in</strong>satzdauern auf, so<br />

dass sich Än<strong>der</strong>ungen an Flugzeug und Triebwerk erst mit großer Verzögerung auf den<br />

Luftverkehr auswirken.<br />

Denkbare Än<strong>der</strong>ungen <strong>der</strong> Randbed<strong>in</strong>gungen<br />

Begrenzung <strong>der</strong> CO2-Emissionen ?<br />

Ende <strong>der</strong> Ölzeit ?<br />

Biokraftstoffe ?<br />

Flugzeug-/Triebwerksleben<br />

Entwicklung<br />

Produktion Flugzeug-/Triebwerk<br />

Wasserstoff ?<br />

Elektrisches Fliegen ?<br />

E<strong>in</strong>satz Flugzeug-/Triebwerk<br />

2010 2020 2030 2040 2050<br />

�Bereits heute muss über alternative <strong>Kraftstoffe</strong> und Antriebskonzepte nachgedacht<br />

werden.<br />

01.12.2011 <strong>Alternative</strong> <strong>Kraftstoffe</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> <strong>Luftfahrt</strong> - J. Sieber 7

Anfor<strong>der</strong>ungen an alternative Brennstoffe<br />

� Notwendige Eigenschaften<br />

• Hohe Energiedichte<br />

Keros<strong>in</strong><br />

gravimetrische Energiedichte<br />

• Hohe Speicherfähigkeit<br />

43,3 MJ/kg<br />

volumetrische Energiedichte<br />

• Sichere Handhabung<br />

35,0 MJ/l<br />

niedriger Gefrierpunkt - 47°C<br />

hoher Flammpunkt + 38°C<br />

hohe Siedetemperatur<br />

….<br />

180 - 260°C<br />

• Langfristig gesicherte Verfügbarkeit ne<strong>in</strong><br />

• Ger<strong>in</strong>ge Klimawirksamkeit ungünstig<br />

� Wünschenswerte Eigenschaften<br />

• E<strong>in</strong>facher Übergang (Drop-In Lösung)<br />

• Technologien verfügbar<br />

C 12 H 23<br />

01.12.2011 <strong>Alternative</strong> <strong>Kraftstoffe</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> <strong>Luftfahrt</strong> - J. Sieber 8

Vergleich Energiedichte alternativer Energieträger für die <strong>Luftfahrt</strong><br />

Gravimetrische und volumetrische Energiedichte<br />

vol. Energiedichte MJ/dm³<br />

100<br />

10<br />

1<br />

0,1<br />

0,01<br />

NIMH Akku<br />

Li-Ionen Akku<br />

Gasförmige Brennstoffe<br />

Flüssige Brennstoffe<br />

Verdichtete gasförmige Brennstoffe<br />

Feste Brennstoffe<br />

Elektrischer Speicher<br />

Keros<strong>in</strong> JP-1A<br />

Silizium, Kohlenstoff<br />

Magnesium, Phosphor Paraff<strong>in</strong><br />

Keros<strong>in</strong>, Diesel, Benz<strong>in</strong>,<br />

Benzol, Biodiesel<br />

Isopropanol<br />

Ethanol<br />

Kohle<br />

Methanol<br />

Flüssiggas<br />

Methan flüssig<br />

Erdgas flüssig<br />

Ammoniak flüssig<br />

Methan 200bar<br />

H2 flüssig<br />

Holz Erdgas 200bar<br />

Erdgas 1bar<br />

Butan 1bar<br />

Propan 1bar<br />

Ammoniak 1bar<br />

0,1 1 10 100 1000<br />

grav. Energiedichte MJ/kg<br />

Methan 1bar<br />

H2 200bar<br />

01.12.2011 <strong>Alternative</strong> <strong>Kraftstoffe</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> <strong>Luftfahrt</strong> - J. Sieber 9<br />

H2 1bar<br />

Höhere Energiedichten<br />

liefern<br />

flüssige Kohlenwasserstoffe,<br />

Flüssiggas,<br />

flüssiges Methan,<br />

flüssiger Wasserstoff<br />

und exotische<br />

Energieträger wie<br />

Silizium.

<strong>Alternative</strong> Brennstoffe und ihre Quellen<br />

<strong>Alternative</strong> Brennstoffe mit hoher Energiedichte ohne Festbrennstoffe<br />

Fossile<br />

Quellen<br />

Erneuerbare<br />

Energien<br />

Keros<strong>in</strong><br />

Erdöl o<strong>der</strong><br />

Ölsande<br />

Alkohol<br />

Ethanol, Methanol<br />

Ethanol aus<br />

Zuckerrüben,<br />

Getreide, …<br />

Biokraftstoffe 1.<br />

Generation<br />

Öle,<br />

Methylester<br />

Pflanzenöle aus<br />

Raps, Palmöl, ..<br />

Methylester<br />

(Biodiesel) aus<br />

Raps, …<br />

Biokraftstoffe 1.<br />

Generation<br />

Synthetisches<br />

Keros<strong>in</strong><br />

GTL (Gas to<br />

Liquid) Erdgas<br />

CTL (Coal to<br />

Liquid) Kohle<br />

z.B. BTL<br />

(Biomass to<br />

Liquid) und HVO<br />

(hydrierte<br />

Pflanzenöle)<br />

aus Jatropha,<br />

Palmöl, Algen,<br />

Biokraftstoff 2.<br />

Generation<br />

Flüssiggas<br />

LPG (Liquefied<br />

Petroleum Gas)<br />

Erdgas, Erdöl,<br />

Ölsande<br />

Methan<br />

Erdgas<br />

Methanhydrat<br />

vom Meeresboden<br />

Biogas aus<br />

Biomasse<br />

Wasserstoff<br />

Erdgas<br />

Kohle<br />

01.12.2011 <strong>Alternative</strong> <strong>Kraftstoffe</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> <strong>Luftfahrt</strong> - J. Sieber 10<br />

Solar

CO 2 -Kreislauf für Bio-<strong>Kraftstoffe</strong><br />

CO 2<br />

Durch die Verbrennung des Kraftstoffs<br />

wird die gleiche Menge an CO 2 freigesetzt,<br />

die <strong>in</strong> <strong>der</strong> Pflanze gebunden war<br />

Pflanze nimmt CO 2 aus <strong>der</strong> Umgebung<br />

auf und b<strong>in</strong>det es<br />

C 12 H 23<br />

Aus <strong>der</strong> Biomasse wird e<strong>in</strong><br />

Kraftstoff produziert<br />

Im gesamten Lebenszyklus<br />

entstehen jedoch Klimagase<br />

bei Anbau, Produktion und<br />

Logistik.<br />

Zur Zeit ist im Vergleich zu<br />

fossilem Kraftstoff e<strong>in</strong>e<br />

Reduktion <strong>der</strong> CO 2 -<br />

Emissionen um 40 - 60%<br />

möglich.<br />

01.12.2011 <strong>Alternative</strong> <strong>Kraftstoffe</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> <strong>Luftfahrt</strong> - J. Sieber 11

<strong>MTU</strong> Bewertung alternative Brennstoffe<br />

Energieträger<br />

Keros<strong>in</strong><br />

GTL, CTL Keros<strong>in</strong><br />

Flüssiggas<br />

LPG Liquefied Petroleum Gas<br />

Flüssigerdgas (Methan)<br />

LNG Liquefied Natural Gas<br />

Ethanol, Methanol<br />

Methylester, Pflanzenöl<br />

Synthetische Keros<strong>in</strong><br />

BTL, HVO<br />

Methan flüssig<br />

Flüssiger Wasserstoff<br />

LH2 Liquefied Hydrogen<br />

Quelle<br />

fossil<br />

regenerativ<br />

Öl,<br />

Ölsande<br />

Kohle,<br />

Ergas<br />

Öl, Erdgas<br />

Erdgas<br />

Biomasse<br />

Biomasse<br />

Biomasse<br />

Biomasse<br />

solar<br />

Energiedichte<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+<br />

-<br />

0 / +<br />

+<br />

+<br />

+<br />

Modifikationen<br />

-<br />

gefriert<br />

-<br />

Isoliertank<br />

Technologiereife<br />

Kraftstoff<br />

01.12.2011 <strong>Alternative</strong> <strong>Kraftstoffe</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> <strong>Luftfahrt</strong> - J. Sieber 12<br />

+<br />

+<br />

-<br />

Drucktank<br />

-<br />

Isoliertank<br />

+<br />

+<br />

-<br />

Isoliertank<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+<br />

-<br />

Langfristige<br />

Verfügbarkeit<br />

-<br />

- / 0<br />

Gas / Kohle<br />

-<br />

-<br />

0<br />

0<br />

0 / +<br />

Land / Alge<br />

+<br />

+<br />

Klimawirkung<br />

-<br />

-<br />

0<br />

0<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+

Verfahren zur Produktion von Bio-<strong>Kraftstoffe</strong>n<br />

Hydrogenated Vegetable Oil (HVO)*<br />

� Verfahren<br />

Pressung, Hydrierung, Aufbereitung,<br />

Destillation<br />

� Rohstoffe<br />

Pflanzenöle von Ölpalme, Soja, Raps,<br />

Jatropha, Camel<strong>in</strong>a, Algen,… sowie<br />

tierische Fette<br />

� Technologiereife<br />

kommerzielle Anbieter (kle<strong>in</strong>ere Mengen)<br />

� Vorteile<br />

50% Blend zugelassen, hohe Ergiebigkeit<br />

(1,2-1,3t Pflanzenöl liefert 1t Keros<strong>in</strong>)<br />

� Nachteile<br />

nur Ölanteil wird verwertet, Konkurrenz<br />

zur Nahrungsmittelproduktion<br />

* weitere Bezeichnungen<br />

HRJ Hydrotreated Renewable Jet<br />

HEFA Hydro-processed Esters and Fatty Acids<br />

Biomass to Liquid (BTL)<br />

� Verfahren<br />

Vergasung <strong>der</strong> Biomasse zu Syngas,<br />

Gaswäsche, Fischer-Tropsch Synthese<br />

� Rohstoffe<br />

Holz, Stroh, Kurzumtrieb, Haus- und<br />

Industriemüll, …<br />

� Technologiereife<br />

Demonstrationsanlagen<br />

� Vorteile<br />

50% Blend zugelassen, Vielzahl an<br />

Biomassegrundstoffen, ger<strong>in</strong>ge<br />

Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion<br />

� Nachteile<br />

ger<strong>in</strong>ge Ergiebigkeit (6-8t Holz liefert 1t<br />

Keros<strong>in</strong>), hoher Energieaufwand,<br />

technische Probleme bei <strong>der</strong> Aufbereitung<br />

01.12.2011 <strong>Alternative</strong> <strong>Kraftstoffe</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> <strong>Luftfahrt</strong> - J. Sieber 13

Landbedarf zur Produktion erneuerbarer Energien<br />

� Die Realisierbarkeit e<strong>in</strong>er Brennstoffversorgung<br />

durch erneuerbare Energien wird<br />

u.a. durch die Verfügbarkeit <strong>der</strong><br />

notwendigen Flächen bestimmt.<br />

� Abschätzung des Flächenbedarfs für den<br />

maximalen Energiebedarf <strong>der</strong> <strong>Luftfahrt</strong>:<br />

• Synthetisches Keros<strong>in</strong> aus<br />

Energiepflanzen<br />

� Flächenbedarf ~ 3,2 Mio. km²<br />

(20% <strong>der</strong> Ackerflächen <strong>der</strong> Erde)<br />

• Synthetisches Keros<strong>in</strong> aus Algen<br />

� Flächenbedarf ~ 0,52 Mio. km²<br />

(1% <strong>der</strong> Wüstenflächen <strong>der</strong> Erde)<br />

• Solarer Wasserstoff<br />

� Flächenbedarf ~ 90.000 km²<br />

(1,2-fache Größe von Bayern bzw.<br />

0,17% <strong>der</strong> Wüstenflächen <strong>der</strong> Erde)<br />

Keros<strong>in</strong><br />

aus Algen<br />

Keros<strong>in</strong> aus Energiepflanzen<br />

Solarer<br />

Wasserstoff<br />

Flächenbedarf zur Versorgung <strong>der</strong> Weltluftfahrt<br />

01.12.2011 <strong>Alternative</strong> <strong>Kraftstoffe</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> <strong>Luftfahrt</strong> - J. Sieber 14

Sun Fuel<br />

� Direkte Herstellung von synthetischem Keros<strong>in</strong><br />

„Sunsh<strong>in</strong>e to Petrol“<br />

• Erzeugung von Synthesegas für Fischer-<br />

Tropschsynthese aus CO 2 und H 2 O mittels<br />

konzentrierter Sonnenenergie<br />

2H 2 O � 2H 2 + O 2<br />

2CO 2 � 2CO + O 2<br />

• Zunächst Verwendung von CO 2 aus<br />

Kraftwerken, später CO 2 aus Umgebungsluft.<br />

� Machbarkeitsnachweis durchgeführt und<br />

Prototyp erstellt durch Sandia National<br />

Laboratory, USA<br />

Quelle: News Releases Sandia National Laboratories<br />

Sandia‘s Sunsh<strong>in</strong>e to Petrol project seeks fuel from th<strong>in</strong> air Sonnenlicht Receiver<br />

01.12.2011 <strong>Alternative</strong> <strong>Kraftstoffe</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> <strong>Luftfahrt</strong> - J. Sieber 15

All Electric Flight<br />

Description<br />

• Electric driven propeller,<br />

open rotor or ducted fan<br />

• Energy storage by batteries<br />

Benefits<br />

• Zero emission (dur<strong>in</strong>g flight)<br />

• Independence from oil resources<br />

Challenges<br />

• Specific energy of batteries<br />

(kWh/kg)<br />

• Power to weight ratio of electric<br />

motors (high temperature<br />

superconductivity necessary)<br />

Range (nm)<br />

Example: Electrification of an<br />

ATR72-600<br />

Assumptions<br />

• Battery capacity: 200 Wh/kg<br />

2010, 5% p.a. improvement<br />

• Fuel replaced by batteries (5 t)<br />

• Electric motors us<strong>in</strong>g high<br />

temperature superconductivity<br />

(HTS)<br />

01.12.2011 <strong>Alternative</strong> <strong>Kraftstoffe</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> <strong>Luftfahrt</strong> - J. Sieber 16<br />

600<br />

500<br />

400<br />

300<br />

200<br />

100<br />

0<br />

Typical mission<br />

< 300 nm<br />

2010 2020 2030 2040 2050

Roadmap alternative <strong>Kraftstoffe</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> <strong>Luftfahrt</strong><br />

+<br />

Klimaverträglichkeit<br />

–<br />

Keros<strong>in</strong><br />

Biodiesel<br />

Äthanol<br />

X<br />

CTL<br />

heute<br />

HVO<br />

BTL<br />

GTL<br />

HVO/BTL-Keros<strong>in</strong> und solarer Wasserstoff s<strong>in</strong>d luftfahrtgeeignet und können e<strong>in</strong>e nachhaltige<br />

und weitgehend klimaneutrale Energieversorgung <strong>der</strong> <strong>Luftfahrt</strong> sicherstellen, sehr<br />

langfristig ist emissionsfreies Fliegen mit elektrischen Speichern und Antrieben denkbar.<br />

01.12.2011 <strong>Alternative</strong> <strong>Kraftstoffe</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> <strong>Luftfahrt</strong> - J. Sieber 17<br />

LNG<br />

drop-<strong>in</strong><br />

vorhandene Infrastruktur<br />

LH2<br />

(solar)<br />

kryogene <strong>Kraftstoffe</strong><br />

neue Infrastruktur<br />

nachhaltig<br />

fossil<br />

Elektro<br />

Zeit

Langzeittest von Bio-Kraftstoff im kommerziellen L<strong>in</strong>iendienst<br />

Technologieprogramm Burn-FAIR<br />

Ziel<br />

Gew<strong>in</strong>n von Langzeiterfahrungen mit alternativen Flugkraftstoffen bezüglich Performance,<br />

Emissionen und Wartungsaufwand<br />

Vorgehen<br />

• E<strong>in</strong>satz e<strong>in</strong>es „drop-<strong>in</strong>“ Biokraftstoffs, <strong>der</strong> die<br />

Spezifikation für Keros<strong>in</strong> (ASTM 7566) erfüllt<br />

• Der Kraftstoff wird durch Hydrieren von<br />

Pflanzenölen von Neste Oil hergestellt<br />

• E<strong>in</strong>satz e<strong>in</strong>er Mischung von 50% Bio-Kraftstoff<br />

mit 50% konv. Keros<strong>in</strong> <strong>in</strong> e<strong>in</strong>em Triebwerk<br />

• Kommerzielle L<strong>in</strong>ienflüge <strong>der</strong> Lufthansa<br />

zwischen Hamburg und Frankfurt über e<strong>in</strong><br />

halbes Jahr mit täglich je 4 Flügen<br />

<strong>MTU</strong> Beteiligung<br />

• Analyse des Triebwerksverhaltens im Flug<br />

mittels <strong>MTU</strong> Eng<strong>in</strong>e Trend Monitor<strong>in</strong>g System<br />

• Befundung des Triebwerks<br />

Beg<strong>in</strong>n <strong>der</strong> Testflüge am 15.07.2011<br />

01.12.2011 <strong>Alternative</strong> <strong>Kraftstoffe</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> <strong>Luftfahrt</strong> - J. Sieber 18

Langzeittest von Bio-Kraftstoff im kommerziellen L<strong>in</strong>iendienst<br />

Technologieprogramm Burn-FAIR<br />

Erste Ergebnisse<br />

• Analyse des mit 50% Bio-Kraftstoffs<br />

betriebenen Triebwerks im Vergleich<br />

zum mit konventionellem Keros<strong>in</strong><br />

betriebenen Triebwerk im Flug mittels<br />

<strong>MTU</strong> Trend Monitor<strong>in</strong>g System<br />

• Bisher ke<strong>in</strong>e nennenswerten<br />

Abweichungen zwischen beiden<br />

Triebwerken bei allen<br />

Triebwerksparametern gefunden.<br />

• Kraftstoffverbrauch des Triebwerks<br />

mit Bio-Kraftstoffs ist um ca. 1%<br />

<strong>in</strong>folge des höheren Heizwerts des<br />

Bio-Kraftstoffs reduziert.<br />

0<br />

0,95 0,975 1 1,025 1,05<br />

01.12.2011 <strong>Alternative</strong> <strong>Kraftstoffe</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> <strong>Luftfahrt</strong> - J. Sieber 19<br />

160<br />

150<br />

140<br />

130<br />

120<br />

110<br />

100<br />

90<br />

80<br />

70<br />

60<br />

50<br />

40<br />

30<br />

20<br />

10<br />

Exhaust Gas<br />

Temperature<br />

Start bio-fuel test<br />

0<br />

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20<br />

∆EGT bio - ∆EGT non-bio<br />

160<br />

150<br />

140<br />

130<br />

120<br />

110<br />

100<br />

90<br />

80<br />

70<br />

60<br />

50<br />

40<br />

30<br />

20<br />

10<br />

Fuel flow<br />

qFF bio - qFF non-bio<br />

Indicated fuel flow<br />

reduced by 1 %

aireg - Aviation Initiative for Renewable Energy <strong>in</strong> Germany<br />

Ziel<br />

• E<strong>in</strong>führung von regenerativen und klimafreundlichen<br />

<strong>Kraftstoffe</strong>n <strong>in</strong> <strong>der</strong> <strong>Luftfahrt</strong><br />

• Bündelung <strong>der</strong> Aktivitäten und <strong>der</strong> Expertise von<br />

Forschung und Industrie<br />

• Informations- und Beratungsplattform<br />

• Initiierung von Projekten für Forschungsaktivitäten und die<br />

konkrete Umsetzung von Demonstratoren/Piloten<br />

Vorgehen<br />

• Gründung e<strong>in</strong>es Vere<strong>in</strong>s und E<strong>in</strong>richtung e<strong>in</strong>er Geschäftsstelle<br />

• Organisation <strong>in</strong> 5 Arbeitsgruppen mit ehrenamtlichen Mitglie<strong>der</strong>n<br />

• Schwerpunkt Biokraftstoffe aber auch neue langfristige <strong>Alternative</strong>n<br />

Gründungsveranstaltung<br />

Mitglie<strong>der</strong><br />

Air Berl<strong>in</strong>, Bauhaus <strong>Luftfahrt</strong>, Booz&Company, Condor, Deutsches Biomassezentrum,<br />

DGLR, Lufthansa, Deutsche Post, DLR, EADS, Flughafen München, Forschungszentrum<br />

Jülich, Uni Lüneburg, <strong>MTU</strong>, Roll-Royce, TU Hamburg-Harburg, TUIfly, Vere<strong>in</strong>igte BioEnergie<br />

01.12.2011 <strong>Alternative</strong> <strong>Kraftstoffe</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> <strong>Luftfahrt</strong> - J. Sieber 20

aireg – Work<strong>in</strong>g Groups<br />

5 Work<strong>in</strong>g Groups cover the core areas from crop to tank<br />

01.12.2011 <strong>Alternative</strong> <strong>Kraftstoffe</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> <strong>Luftfahrt</strong> - J. Sieber 21

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