Antrieb für die Zukunft der Luftfahrt
Die Dekarbonisierung des Luftverkehrs ist bekanntermaßen ein schwieriges Unterfangen. Dennoch stellt sie einen wichtigen Schritt in Bezug auf das Erreichen der ehrgeizigen Ziele zur Emissionsreduzierung in der EU dar. Ein wichtiges Instrument bei dieser Herausforderung ist die Entwicklung von nachhaltigen Flugzeugtreibstoffen, die aus gebrauchtem Speiseöl, forstwirtschaftlichem Abfallmaterial, Hausmüll, schnell wachsenden Energiepflanzen und anderen nachhaltigen Quellen hergestellt werden. „Ein Hauptaugenmerk liegt auf der Verringerung von CO2- und Nicht-CO2-Emissionen, da diese maßgeblich an den Klimaauswirkungen der Luftfahrt beteiligt sind“, erklärt Bastian Rauch vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt und Koordinator des Projekts JETSCREEN. „Nachhaltige Flugzeugtreibstoffe bieten einen effektiven Weg zur Eindämmung der Klimaauswirkungen und zur Verbesserung der lokalen Luftqualität.“ Die Preise für nachhaltige Flugzeugtreibstoffe liegen im Vergleich zu konventionellen Kraftstoffen nach wie vor auf einem hohen Niveau. Es besteht ein begrenztes Angebot an nachhaltigen Rohstoffen und die Gewährleistung der Sicherheit dieser neuen Treibstoffe erfordert ein detailliertes und kostspieliges Bewertungsverfahren. Ziel des Projekts JETSCREEN war es, Werkzeuge zu entwickeln, die eine schnelle und kosteneffiziente Zulassung neuer Treibstoffe aus einer breiten Palette von Rohstoffen unterstützen. Dies wird dazu beitragen, den Sektor zu mehr Nachhaltigkeit zu bewegen. „Derzeit sind erhebliche zeitliche und finanzielle Investitionen erforderlich, um neue Treibstoffe durch internationale Standardisierungsverfahren zu fördern“, merkt Rauch an.
Schubkraft für Nachhaltigkeit
Zunächst schuf das Projekt ein detailliertes Verständnis der Physik und Chemie, die sich hinter dem Treibstoffverhalten verbergen. Die Auswirkungen verschiedener Treibstoffe auf Luftfahrtsysteme und Triebwerke wurden untersucht und anschließend evaluiert. Diese gemeinschaftliche Arbeit führte zur Entwicklung fortschrittlicher Designinstrumente zur genauen Erfassung des Treibstoffverhaltens sowie einer Screening-Plattform für Treibstoffe. Technische Daten wurden systematisch gesammelt, um alle Risiken und Vorteile zu untersuchen, die mit der Nutzung nachhaltiger Flugzeugtreibstoffe einhergehen. „Wir haben eine umfangreiche Auswahl von Modellierungswerkzeugen entwickelt, anhand derer das Treibstoffverhalten allein aus Informationen über die Treibstoffzusammensetzung vorhergesagt werden kann“, sagt Rauch. „Diese können nun für das schnelle Screening und die Bewertung neuer Treibstoffkandidaten verwendet werden und die Konstruktion treibstoffoptimierter Flugzeuge sowie Triebwerke unterstützen.“
Treibstoff für Innovationen
Im Rahmen des Projekts JETSCREEN wurde fünf innovativen Treibstoffherstellern ein Präscreening ermöglicht. Aufgrund des frühzeitigen Feedbacks konnten selbst Treibstoffe, die zunächst nicht den Anforderungen der Luftfahrt entsprachen, innerhalb weniger Monate enorm verbessert werden, sodass sie sich als Kandidaten für nachhaltige Flugzeugtreibstoffe qualifizierten. Rauch ist zuversichtlich, dass die im Projekt entwickelten Werkzeuge des Präscreenings zur Entwicklung und Zulassung neuer nachhaltiger Herstellungswege für Treibstoff beitragen werden. Das JETSCREEN-Konsortium arbeitete eng mit dem National Jet Fuel Combustion Program (NJFCP) in den Vereinigten Staaten zusammen, um die Ansätze für das Treibstoff-Präscreening zu harmonisieren und weiterzuentwickeln. Dadurch können innovative Forschungs- und Entwicklungsbemühungen unterstützt werden. „Die daraus resultierende Methodik kann nun eingesetzt werden, bevor die formale Treibstoffbewertung stattfindet“, fügt Rauch hinzu. „Dies gibt den Treibstoffherstellern ein schnelles und genaues Feedback hinsichtlich der Eignung und des Verbesserungspotenzials zur Wahl stehender Treibstoffe. Die Risikominderung in dieser kritischen frühen Phase sollte dazu anregen, dass mehr in innovative Technologien zur Treibstoffherstellung investiert wird.“ Das Projekt JETSCREEN konnte zeigen, dass Treibstoffe ohne Aromate – Kohlenwasserstoffverbindungen, die zur Leistungssteigerung zugesetzt werden – die nicht flüchtigen Partikelemissionen um bis zu 80 % reduzieren können. Eine Änderung der Spezifikationen zur Zulassung solcher Treibstoffe würde die Luftqualität an Flughäfen unmittelbar verbessern und die Nicht-CO2-Klimaauswirkungen durch den Flugverkehr deutlich reduzieren. Rauchs Team entwickelte auch neue Experimente, um die Leistung dieser Treibstoffe mit verringertem Anteil an Aromaten zu untersuchen. „Wir werden dadurch die Auswirkungen solcher Treibstoffe auf bestehende Flugzeuge besser verstehen und können zukünftige Flugzeuge mit optimierten nachhaltigen Treibstoffen entwerfen“, schließt er.
Schlüsselbegriffe
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