Moderne Dieselmotoren gegenüber alten Turbinentiebwerken

[Frank Holly Lake]

Über den Fußabdruck und die Reduzierung des CO2 Ausstoß

 

Die jetzige Luftfahrt ist zu CO2 intensiv.   Man wabert irgendwo bei 3L pro 100 Km pro Pax. Das muss reduziert werden

In einer Infoveranstaltung wurden mir nun Fakten präsentiert, die mich erstaunen lassen haben.

 

Ein Dieselmotor ist  60 % sparsamer als eine Turbine
Größere Flugzeuge sparen heute schon 35% Treibstoff, wenn die Turbine einen modernen Propeller antreibt.

 

Die normalen jetzigen Turbinentriebwerke sind zu dreckig, zu durstig, zu Wartungsintensiv, zu teuer in der Überholung.

 

Ich staunte nicht schlecht, das ein Moderner „A320 Neo“ viel uneffizienter ist, als eine 1958  DC6 !
Habe ich das richtig gehört? Ja DC6 aus dem Jahr  1958 liegt bei 1,67 L pro Pax pro 100 Km.

Das bestätigte auch der Brausehersteller aus Österreich, welcher eine DC6 aktiv betreibt bestätigte, 1,7L. Und dass mit vollkommen veralteten Propellern.

 

Heutige Moderne Dieselmotoren können mittels Turbolader auf Leistungsgewichte gebracht werden,  welche mit alten Sternmotoren nicht zu erreichen waren.

Auch geht die Entwicklung der Rotorblätter weiter 7 – 9 Blätter am Propeller, dies sind  kleiner,  wodurch die Propellerspitzen nicht mehr den Überschallbereich erreichen.
Diese Triebwerke sind dann wesentlich leiser als die heutigen Turbinen.

Diese Kombination ist weitaus effizienter jedes heute Turbinentriebwerk.
Selbst wenn man auf ein Nebenstromverhältnis von über 21 zu 1 kommen sollte,
ist der Antrieb nicht so effizient wie ein Dieselmotor mit neuen Propellern.

Und die Abgase können gefiltert und gereinigt werden ( Oxikat+  Partikelfilter)
So etwas ist bei den Turbinen nicht möglich.

Auch im Bereich der Wartungskosten soll ein solches Dieseltriebwerk nicht so aufwändig wie ein Turbinentriebwerk.
Und bei weiten in der Überholung sind diese ebenfalls günstiger.

 

Ich bin gespannt, ob man in der Luftfahrt bereit ist,  für echte Innovationen und Kraftstoffreduzierung.  
 
-    Weniger Bauteile
-    Einfacher Wartung
-    Günstigere Überholung
-    50 % Verbrauchreduktion
-    Abgasreinigung
-    Leiser

Worauf warten die Flugeughersteller also noch?
Grüße Frank

 

https://www.fzt.haw-hamburg.de/pers/Scholz/Aero/AERO_PR_Fliegen_mit_Dieselmotor_22-01-28.pdf

 

https://youtu.be/4sUjqUpziq8

 

 

Bearbeitet 31. Januar 2022 von Frank Holly Lake
geändert, dei 1,7 L scheinen zu stimmen

[simones]

Ich finde das Thema sehr spannend. Allerdings sagt mir ein kurzes googlen über den Treibstoffverbrauch :

 

A320 = 2.600 Liter / h

DC 6 = 1.000 - 1.500 Liter / h

 

In den 320 passen mehr als doppelt soviele Passagiere. Bei fast doppelter Geschwindigkeit. 
 

Da passt was in der Grundannahme nicht. 
 

 

lg micha

Bearbeitet 31. Januar 2022 von simones

[mountain_Andy]

Nun gut, die Zahlen sind durchaus eindrücklich, aber ich habe ebenfalls meine Zweifel. Die Riesengrosse Masse, welche beim Kolbenmotor mit jeder Umdrehung beschleunigt und wieder abgebremst werden müssen... Und das in Ultra-Leichtbauweise. Im Prototypen Bereich mag das vielleicht funktionieren. Aber unter den Bedingungen im harten Liniendienst?...Das sehe ich eher nicht realistisch. Zumal die bisher verfügbaren Dieselmotoren für Vereinsflugzeuge mehr schlecht als recht funktionieren: 

Zudem finde ich es eine Zumutung die heutigen Design-Ingenieure als Anfänger und Beratungsresistent darzustellen. Es hat sich durchaus sehr viel getan in der Entwicklung. Eine sehr grosse Zahl der Strecken kann heute mit Zweistrahlern bedient werden, wo vor der Einführung der 777 noch Vierstrahler notwendig waren. Und zuletzt die Geared-Turbofan Triebwerke. Wer schon damit geflogen ist in Reihe 0 macht durchaus grosse Augen wie tief der FF (Fuel Flow, nicht Flightforum) ist. Ein Beispiel aus meiner Erfahrung: Für einen Flug über eine great circle distance von 1160km benötigte der Flieger 2.25l/100km/PAX. Wenn stattdessen die ESAD (Equivalent Still Air Distance), in diesem Beispiel 1654km, eingesetzt wird dann kommt der Flieger genau auf 1.99l/100km/PAX.

 

Gewiss ist der Geared-Turbofan nicht auf allen Strecken der wirtschaftlichste Antrieb. Trotzdem hat er sich aus kommerzieller Sicht durchgesetzt oder wird sich noch durchsetzen. Jede technologische Neuentwicklung muss sich die Reputation (Zuverlässigkeit, Kosten) gegen die Turbofans sehr hart erarbeiten.

 

Auf Basis der Turboprop Technologie ist Embraer an einer Neuentwicklung, welche aus meiner Sicht sehr interessant ist: https://embraercommercialaviationsustainability.com/concepts/#turboprop

 

An Dieselmotoren in der kommerziellen Luftfahrt glaube ich derzeit noch nicht.

[Frank Holly Lake]

@simones

Hab gerad mal bei RB nachgelesen. Die schreiben ca 1000L die Stunde.

Wenn ich das durch 107 teile komme ich auf über 9L pro Pax und 100 Km .

Der Verbrauch stammte aus dem Bericht und der Fernsehdokumation , in dem das behauptet wird.

1,7 L .

Ich brauche mal ein paar Tage Zeit um das zu prüfen.

Grüße Frank

Bearbeitet 31. Januar 2022 von Frank Holly Lake

[Mäsi]

Der Verbrauch stammte aus dem Bericht und der Fernsehdokumation , in dem das behauptet wird.

 

1,7 L .

Kann ich bestätigen, hatte ich ebenfalls heute im TV gesehen.

Naja, manchmal passieren halt Rechnungsfehler.

[CFM]

vor 14 Minuten schrieb Frank Holly Lake:

@simones

Hab gerad mal bei RB nachgelesen. Die schreiben ca 1000L die Stunde.

Wenn ich das durch 107 teile komme ich auf über 9L pro Pax und 100 Km .

 

Grüße Frank

Und ich habe immer Gedacht die DC-6 wäre auch gemütlich gedrosselt ein wenig flotter als 100km/h im Reiseflug...

 

Fred

[Frank Holly Lake]

@ CFM Danke für den Hinweis. Hast natürlich recht.

Das hatte ich übersehen. wenn ich die 9  L  berücksichitige mit 500 Kmh , also geteilt durch 5 ,

sind wir bei etwa 1,8 L. pro Pax und 100 Km Dann scheint das doch zu stimmen.

Grüße Frank

Bearbeitet 31. Januar 2022 von Frank Holly Lake

[ArminZ]

Ist die DC-6 Quelle (Redbull) vielleicht etwas optimistisch bezüglich Verbrauch im "Linienbetrieb"(?) bzw. spezifiziert nicht genaueres dazu (speed?)

Eine andere Quelle http://www.prop-liners.com/dc6btech.htm   erwähnt: 

Quote

580 gph 4 engine flight plan burn (average)

das wären dann schon etwa um 2200 lit/h. Änliche Angaben findet man auch in den Foren von Flugsimulatoren.

Bearbeitet 1. Februar 2022 von ArminZ

[DH112]

Das Thema war doch "Moderne Dieselmotoren" und nicht "Benzinverbrauch DC-6". Oder täusche ich mich da?

 

Bitte zurück zu weiterführenden Beiträgen zum Titel. Danke

[Dierk]

vor 19 Stunden schrieb Frank Holly Lake:

Über den Fußabdruck und die Reduzierung des CO2 Ausstoß

 

Die jetzige Luftfahrt ist zu CO2 intensiv.   Man wabert irgendwo bei 3L pro 100 Km pro Pax. Das muss reduziert werden

In einer Infoveranstaltung wurden mir nun Fakten präsentiert, die mich erstaunen lassen haben.

 

Ein Dieselmotor ist  60 % sparsamer als eine Turbine

 

Das erstaunt mich nicht. 

 

Aber die Frage ist: Wie sieht das Leistungsgewicht des Aggregats aus, d.h. kW / Motorgewicht? Meines Wissens lässt sich die Leistung eines Turbinentriebwerks leichter steigern als jene eines Dieselmotors. Natürlich kann man auch Dieselmotoren riesengross dimensionieren, nur wiegen die dann auch etwa soviel wie der Triebwagen eines D-Zuges. 

 

Da würden mich mal Kurven kW / Triebwerkgewicht interessieren. Verbrauch / kW in Abhängigkeit des Triebwerks natürlich auch. Sowie kW / Triebwerkvolumen. Damit ist nicht etwas Hubraum, sondern das für das Triebwerk benötigte und umbaute Volumen gemeint. Um dieses Volumen muss die Luft herumfliessen... Eine weitere Kurve wäre daher aerodynamischer Widerstand des Triebwerks / Triebwerksleistung.  

[ArminZ]

Hier ein Artikel zum Thema generell: https://www.planeandpilotmag.com/article/turbines-vs-pistons/

Quote

Turbines aren’t as efficient as piston mills, but the difference isn’t as much as you might think if you consider the improved performance(...)

 

 

[simones]

Aus dem Link : https://www.fzt.haw-hamburg.de/pers/Scholz/Aero/AERO_PR_Fliegen_mit_Dieselmotor_22-01-28.pdf

 

„Wir sind natürlich etwas langsamer unterwegs, aber insbesondere fliegen wir auch tiefer.“

 

 

Und ich würde sagen, dass das genau die zwei Hauptgründe sind, die den Diesel als Antrieb einen weltweiten Siegeszug in 98 % der kommerziellen Luftfahrt verwehren! 

 

lg Micha

 

 

 

 

[Frank Holly Lake]

Laut Angaben vom Prophersteller könnte man mit neuen kleineren 11 Blatt Propellern 800 Knh Route erreichen in FL 300. Man geht von 700 KmH croise Speed aus über den Teich. Das ist dann um 2-3 Stunden langsamer als mit gewöhnlichen Turbinen, aber in den Bericht geht man von bis zu 60 % Ersparnis im Karftstoffbereich aus.

Frage ist um viel schwerer sind die Dieselagregate gegenüber der Turbine. Darüber finde ich keine Angabe. mehrgewicht kostet auch Sprit. Ich geh davon aus , dass man zurück auf 4 -Motoren gehen wird, weil man die Motoren nicht zu groß bauen will. 

 

Grüße Frank

Bearbeitet 1. Februar 2022 von Frank Holly Lake

[simones]

vor 56 Minuten schrieb Frank Holly Lake:

Laut Angaben vom Prophersteller könnte man mit neuen kleineren 11 Blatt Propellern 800 Knh Route erreichen in FL 300. Man geht von 700 KmH croise Speed aus über den Teich. Das ist dann um 2-3 Stunden langsamer als mit gewöhnlichen Turbinen, aber in den Bericht geht man von bis zu 60 % Ersparnis im Karftstoffbereich aus.

Frage ist um viel schwerer sind die Dieselagregate gegenüber der Turbine. Darüber finde ich keine Angabe. mehrgewicht kostet auch Sprit. Ich geh davon aus , dass man zurück auf 4 -Motoren gehen wird, weil man die Motoren nicht zu groß bauen will. 

 

Grüße Frank

Ganz ehrlich? Ich glaub da weder an die grosse Revolution des 100 Jahre alten Diesels, eher an die Weiterentwicklung der seit Dekaden betriebenen Triebwerke. 
 

Eher wird es in die Richtung gehen, zu Hause zu bleiben und durch das Netz mit der Welt verbunden zu bleiben, als dass es nötig wäre zum Geschäftstermin nach New York zu fliegen. Soviel zum Umweltschutz. 
 

Das ( mobile ) Internet wird in den nächsten 10-30 Jahren die Welt auf den Kopf stellen ( vielmehr als Buchdruck, Geld und Verbrenner zusammen …)  ob dann noch jemand reisen wird und aus welchem Anlass, steht in den Sternen …. 
 

Den Beruf des Piloten würde ich als junger Mensch nicht mehr einschlagen. 

 

lg micha

Bearbeitet 1. Februar 2022 von simones

[mountain_Andy]

vor 2 Stunden schrieb Frank Holly Lake:

Das ist dann um 2-3 Stunden langsamer als mit gewöhnlichen Turbinen, aber in den Bericht geht man von bis zu 60 % Ersparnis im Karftstoffbereich aus.

Man kann nicht einfach so 2-3h Stunden pro Flug länger fliegen… denn wenn wir vom heutigen Flugvolumen ausgehen, so werden für die Bewältigung dieses Volumens mehr Flugzeuge benötigt. Ob dies dann in der Gesamtbilanz immer noch weniger Fuel braucht wage ich zu bezweifeln. 

[Lubeja]

Am 1.2.2022 um 19:24 schrieb mountain_Andy:

Man kann nicht einfach so 2-3h Stunden pro Flug länger fliegen… denn wenn wir vom heutigen Flugvolumen ausgehen, so werden für die Bewältigung dieses Volumens mehr Flugzeuge benötigt. Ob dies dann in der Gesamtbilanz immer noch weniger Fuel braucht wage ich zu bezweifeln. 

Weniger Fuel vielleicht schon, aber definitiv mehr Leasingkosten für Flugzeuge, mehr Personalkosten, mehr Slots, mehr Versicherungskosten, mehr Gebühren für Handling, ATC, etc. und und und. Die wirtschaftliche Effizienz ist da ganz schnell im Eimer, da liegst du absolut richtig!

 

Generell zum Thema: es ist richtig, dass ein Kolbentriebwerk, zumal ein modernes, effizienter ist, als eine Turbine. Wenn man nur auf den Spritverbrauch pro geleistete Arbeit schaut! Es ist aber auch so, dass:

1. ein Kolbenmotor im Vergleich mit einer gleich starken Turbine auch immer deutlich schwerer ist
2. eine Strömungsmaschine um so effizienter und auch spezifisch leichter wird, je grösser sie ist. Das Leistungsgewicht eines Kolbenmotors hingegen verhält sich wesentlich linearer.

Mehr Gewicht bedeutet bekanntlich auch mehr Treibstoffverbrauch, was wiederum mehr Gewicht bedeutet, etc. etc. Irgendwann kommt man also an einen "tipping point", wo der Effizienzvorteil des Kolbenmotors dafür aufgewendet werden muss, sein ggü. der Turbine steiler ansteigendes Eigengewicht in der Luft zu halten. Diese Grenze, oder vielmehr dieser Übergangsbereich ist gut zu erkennen: es gibt auf dem Markt kaum eine gescheite Turbinen unter 250 WPS (z.B. Allison/Rolls Royce M250), aber auch kaum Kolbenmotoren über ca. 500 PS (etwa den RED A03). Sonderanwendungen wie Modellturbinen, oder Warbird-Motoren aus der Zeit wo es noch keine Turbinen gab, mal aussen vor. Bei anderen Anwendungen, wo das Gewicht eine viel kleinere Rolle spielt (Frachtschiffe z.B.) sieht dies logischerweise ganz anders aus. Und es kann natürlich sein, dass sich durch modernere Technik diese Grenze etwas verschiebt. Aber wir werden kaum je eine B777 mit zwei Turbodieseln sehen.

 

So zum Vergleich: eine der aktuell stärksten und effizientesten Kolbenmotoren ist der Wärtsilä RT-flex96C 14-Zylinder Schiffsdiesel. Er leistet bei einem Wirkungsgrad von gegen 0.5 ca. 84MW, bei 2'300 Tonnen Gewicht. Eine General Electric LM6000 Stationärturbine leistet (bei einem thermischem Wirkungsgrad von .42) an der Welle 53MW (also ca. 60% des Wärtsilä-Diesels), bei läppischen 7.5 Tönnchen Gewicht...

 

 

Am 31.1.2022 um 17:46 schrieb Frank Holly Lake:

-    Weniger Bauteile

Die Anzahl Bauteile ist wenig relevant. Viel wichtiger für die Komplexität ist die Anzahl individuell bewegter Bauteile und in dieser Disziplin ist ein konventioneller Zweiwellen-Turbofan unschlagbar (okay, durch einen Einwellen-Turbojet, aber das ist eine andere Geschichte). Mit ein Grund warum CFM beim LEAP keinen Getriebefan einbauen wollte...

Bearbeitet 3. Februar 2022 von Lubeja
Typo, was sonst...

[piet_mondriaan]

Interessante Gedanken für den Hochleistungsbereich. Ich denke jedoch, dass für ein kleines Luftfahrzeug (sowie natürlich ULs) ein Dieselantrieb sehr wohl eine vernünftige Alternative für einen Benzin- oder Turbopropantrieb sein kann. Mit vernünftig sind damit die Kosten für Anschaffung, Betrieb und Wartung gemeint. Beispielhaft erkennbar bei der unterschiedlichen Motorisierung des 4-seater Amphibienflugzeuges Seawind 3000:

- Rotax 915 I

- PT6 Turboprop und

- Continental Diesel CD300.