So ermitteln Ingenieure die umweltfreundlichsten Alternativen zu Kerosin
Welche alternativen Flugzeugtreibstoffe schonen die Umwelt? Das wollen Forscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt herausfinden. Dafür haben sie eine erstaunliche Verfolgungsjagd in der Luft auf die Beine gestellt.
Blick aus der Falcon: Das Forschungsflugzeug verfolgt den zweistrahligen Airbus A320 Atra, der abwechselnd mit verschiedenen Treibstoffen fliegt.
Foto: DLR
Für die Suche nach einem alternativen Flugzeugtreibstoff hat das DLR in den letzten drei Wochen aufwendige Flugversuche durchgeführt. Zwei Forschungsflugzeuge verfolgten sich dabei in einem gesperrten Luftraum über dem Allgäu in 9 bis 12 km Höhe.
„Angeführt wird die Formation vom zweistrahligen Airbus A320 Atra, der vom Flughafen in Manching startet und zuvor mit einer bis zu 48-prozentigen Mischung aus einem alternativen Treibstoff und herkömmlichem Jet-A1 betankt wurde“, erklärt Oliver Brieger, Leiter des DLR-Forschungsflugbetriebs. Der umgebaute Mittelstrecken-Passagierjet sei mit den weltweit tausendfach eingesetzten Triebwerken der Baureihe V2500 ein ideales, repräsentatives Forschungsobjekt.
Forschungsflugzeug untersucht Abgas mit Laser-Partikelsonde
Hinter dem Mittelstreckenjet flog die Falcon. Das DLR-Atmosphärenforschungsflugzeug war vollgepackt mit Messinstrumenten – etwa mit einer Laser-Partikelsonde. Dadurch wurde es möglich, aus Entfernungen zwischen 100 m und 20 km Anzahl und Größe der Rußpartikel im Abgasstrahl des A320 Atra zu messen.
A320 Atra kurz vor dem Start auf dem Flughafen in Manching: Die Maschine fliegt mit den weltweit tausendfach eingesetzten Triebwerken der Baureihe V2500.
Quelle: DLR
Die Forscher ließen die A320 mit voll- und teilsynthetischen Treibstoffen betanken. „Bei den verschiedenen Messflügen setzen wir jeweils einen alternativen Treibstoff mit einer anderen Zusammensetzung ein“, erklärt Wissenschaftler Patrick Le Clercq, Leiter des Projekts Emission an Climate Impact of Alternative Fuels (Eclif). „Wir variieren dabei den Anteil der zyklischen Kohlenwasserstoffe in einem Bereich von 10 bis 19 % und messen die Änderungen im Abgasstrahl.“
Zirruswolken aus Kondensstreifen tragen zur Klimaerwärmung bei
Warum schrauben die Forscher gerade an zyklischen Kohlenwasserstoffen? Weil sie maßgeblich für die Rußbildung bei der Verbrennung in Triebwerken verantwortlich sind. Und Ruß führt wiederum zur Bildung von Kondensstreifen, die sich zu sogenannten Zirruswolken umformen und zur Klimaerwärmung beitragen. Die Forscher haben untersucht, wie die Zusammensetzung der verschiedenen Treibstoffe die strahlungswirksamen optischen Eigenschaften der Kondensstreifen verändert.
Die Erkenntnisse aus den Flugtests sollen dazu beitragen, verbesserte Flugtreibstoffe zu designen. „Denkbar ist beispielsweise, die Synthese von Treibstoffen aus erneuerbaren Energiequellen für den Luftverkehr in Richtung klimagünstiger Emissionen weiterzuentwickeln“, erklärt Le Clercq. „In Bezug auf die CO2-Bilanz sowie auf die gesellschaftliche Akzeptanz sind dabei langfristig besonders Biomassequellen wie Camelina, Jatropha und Algen interessant, die nicht in Konkurrenz zu Nahrungsmitteln stehen.“
Günstige Kerosinpreise sind Hemmschuh für Biotreibstoffe
Bislang trägt der weltweite Flugverkehr mit CO2-Emissionen und Kondensstreifen rund 5 % zur Klimaerwärmung bei. Weltweit suchen Forscher deswegen einen alternativen Treibstoff. „Die Forschung ist intensiv, aber es gibt noch keinen Serienkraftstoff“, sagte DLR-Forscher Rolf Henke dem Handelsblatt.
Falcon ist vollgestopft mit Technik – etwa mit einer Laser-Partikelsonde, die Rußpartikel im Abgasstrahl untersucht.
Quelle: DLR
Doch was steht dem Durchbruch im Wege? Schließlich konnten Nasa und DLR schon 2014 beweisen, dass der für den Luftverkehr zugelassene Biotreibstoff Hefa umweltverträglicher ist als Kerosin. Antwort: die niedrigen Kerosinpreise. Um gegen sie anzukommen, müssten Forscher günstigere Herstellungsverfahren für Alternativtreibstoffe entwickeln.
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