Feinstaub - Was ist in der Luftfahrt möglich?

[Andi80]

Wohl ein ziemlich aktuelles Thema - bei dem jetzt langfristig gedenkt und gehandelt werden muss! Oder wollen wir bald alle mit der Filtermaske joggen gehen?

 

Bei Autos und anderen Fahrzeugen (am Boden) gibt es dauernd neue Schutzmassnahmen wie Filter und umweltbewusstere Systeme.. Auch in der Industrie wird immer mehr gefordert um unnötige Ausstosse zu vermeiden!

 

Aber.. Was ist mit der Luftfahrt? Bei den wohl zehntausenden Flügen täglich und hundertausenden (wenn nicht sogar Millionen) von Tonnen Kerosin die täglich verbraucht werden?? Von der Luftfahrt spricht nie jemand - obwohl diese auch ihren Teil dazu beiträgt!

 

Mir ist schon klar dass man nicht eine 747 nur noch mit 500 km/h fliegen lassen kann :cool: Aber gibt es da überhaupt keine Ansätze oder irgendwelche machbaren Massnahmen um den Verbrauch oder den Ausstoss von Schadstoffen zu reduzieren?

 

Mich würde das mal wunder nehmen..

[Jetpower]

Hallo Andi

 

 

Nicht direkt mit dem Thema Luftfahrt-Feinstaub zu tun, aber ein deutscher Kollege meint, dass in teils Städten Deutschlands die Grenzwerte bis zu 4mal höher liegen als hier in der Schweiz.

 

Bin zwar kein Experte, kann mir vorstellen, dass in Sachen Luftfahrt und geringen Emissionen auf eine "saubere" Energie wie elektrischen Strom umgestiegen wird, wie das auch immer realisiert wird bei solch grossen Vögeln wie Airliner.

 

(Ich habe von sehr kleinen Strahlturbinen gehört, die anstelle von Kerosin verbrennen einen elektrischen Heizwendel aufwärmen um die nötige Enthalpie zu produzieren, wäre natürlich ausser dem Öl für die Lager absolut clean :cool: Gasturbinen haben ja bekannterweise einen schlechten Gesamt(prozess-)wirkungsgrad, wodurch eine Unmenge, schon bei der kleinen Turbine, an Strom verbraucht wird. Wer einmal nachrechnet, wird merken dass durch das Verbrennen von Kerosin eine sehr grosse Wärmeenergie frei wird...)

 

Gruß Johannes

[Tomy]

Gasturbinen haben ja bekannterweise einen schlechten Gesamt(prozess-)wirkungsgrad, wodurch eine Unmenge, schon bei der kleinen Turbine, an Strom verbraucht wird. Wer einmal nachrechnet, wird merken dass durch das Verbrennen von Kerosin eine sehr grosse Wärmeenergie frei wird

 

Johannes

 

Der Wirkungsgrad ist wohl schlecht, aber meines wissens sind Verbrennungsmotoren wie sie in Autos verwendet werden noch schlechter... Dies als kleine Präzisierung.

[Jetpower]

Hallo Tomy,

 

 

Ich dachte - luftfahrtspezifisch - gelesen zu haben dass der Kolbenmotor bis 250kW Leistung effektiver arbeitet als eine Gasturbine.

 

Moderne Mantelstromtriebwerke erreichen Wirkungsgrade von bis zu 40%.

 

Natürlich, Autos wären / sind die ersten (sinnvollsten) Objekte um zu elektrifizieren.

 

 

Gruss Johannes

[tiger-8]

....reduce the speed to 8o km/h!!!!!! :009:

 

Gruss

 

Wini

[Andi80]

Naja, ich sehe das als relativ ernstzunehmendes Thema!

 

 

Ausschnitt aus einem Greenpeace-Artikel wobei es u.a. auch um den Feinstaub geht:

 

Der Flugverkehr ist nicht nur der am stärksten wachsende Transportsektor, er ist auch am umweltschädlichsten. Die Luftfahrt verursacht heute schon weltweit 12 Prozent der gesamten CO2-Emissionen des Verkehrs und nebenbei noch Luftschadstoffe wie Stickoxide, die zur Bildung von saurem Regen beitragen. Zwischen 1975 und 1996 verdreifachten sich die geflogenen Passagierkilometer. Dabei leisten sich bisher nur sieben Prozent der Weltbevölkerung den Luxus des Fliegens.

 

Quelle: http://www.greenpeace.de/themen/sonstige_themen/verkehr/artikel/autoverkehr_macht_krank/

 

Unverständlich, dass es noch so viele gibt welche die Augen davor schliessen und meinen es sei alles in bester Ordnung! Schaut doch mal an einem sonnigen Tag (wenns wiedermal einen gibt) in den Himmel, ist das schön dunkelblau wie es sein sollte?

 

Und hier geht es keineswegs darum sich gegen die Luftfahrt zu stellen, vielmehr frage ich: Warum kümmert sich nie jemand darum? Warum welchen solche Probleme einfach weggesteckt mit dem Vorwand: "Im moment gehts ja noch"?

 

Wo bleiben die Forschungen?

[Andi80]

@Molch

 

Danke für deinen Beitrag! Das finde ich absolut nicht Off-Topic! Früher oder später wird es für jeden der mit derLuftfahrt zu tun hat ein ziemlich schwieriges Main-Topic werden!

[Manfred Schmieder]

Vielleicht sollte man sich auch überlegen, was man ohne Erdöl machen wird, anstatt zu forschen wie man umweltfreundlicher wird (nicht falsch verstehen)...Einige nehmen das Thema nicht soooo ernst. Aber man hört immer nur von Autos, wenn es um Erdöl geht, denkt da niemand an die Luftfahrt? Was machen die Grossen Flieger ohne Treibstoff?

 

So, das war jetzt etwas Off Topic :rolleyes:

 

MfG

 

Lukas

 

Es ist tatsächlich so, dass wahnsinnig viele Produkte mit aus Erdöl hergestellt werden, ich glaube, dass so über den Daumen gepeilt in jedem 3. Produkt irgendwann einmal Erdöl aus Ausgangsstoff verwendet wurde. Bei Plastik ist imho erdöl auch ein essentieller Bestandteil.

Soweit ich weiß, kann man aber alle erdölspezifischen Ausgangsprodukte auch künstlich synthetisieren. Ist logischerweise sehr teuer, aber prinzipiell würde die Welt ohne Erdöl nicht untergehen. Zumindest wenn man früh genug vorgesorgt hat und diese Ressource nicht weiterhin einfach "zum Fenster raus verbrennt"

 

Und das mit dem "Wie lange reicht das Öl noch" ist auch eine nicht klar zu beantwortende Frage. Es kommt immer auf die Nachfrage, bzw. den Preis an. Heutzutage lohnt es sich z.B. nicht, Erdöl aus bestimmten Sandgemischen rauszufiltern oder kleinstquellen anzuzapfen. Steigt jedoch der Preis für Erdöl, steigt auch automatisch wieder das Angebot, da aufeinmal neue Quellen da sind, die vorher zu unwirtschaftlich waren und damit in die heutige Berechnung nicht einfliessen.

 

Aber das mit der Heizwendel im Triebwerk würde mich mal näher intererssieren. Was genau soll diese Heizwendel bringen? Ich wusste nicht, dass ein Triebwerk nur aufgrund seiner Wärmeerzeugung Schub erzeugt.?! Und dann kam da ja noch der Vorschlag mit dem Elektroantrieb... Wie sollen diese absoluten Unmengen von Strom denn in einem Flugzeug gespeichert werden? Mit BLEI-Akkus?

 

Könnte man es bei den Triebwerken nicht (übergangsweise) so machen, wie BMW das schon bei seinen modifizierten Otto-Motoren macht? Doer wird Wasserstoff über Kolbenmotoren "verbrannt", was ähnliche Leistungsdaten ergibt, aber einen viel geringeren WIrkungsgrad als Brenstoffzellen. Könnte man ein Jet-Triebwerk nicht auf eine ähnliche Weise antreiben?

[sirdir]

schon bei seinen modifizierten Otto-Motoren macht? Doer wird Wasserstoff über Kolbenmotoren "verbrannt", was ähnliche Leistungsdaten ergibt, aber einen viel geringeren WIrkungsgrad als Brenstoffzellen. Könnte man ein Jet-Triebwerk nicht auf eine ähnliche Weise antreiben?

 

Ich denke schon, dass das möglich wäre. Wird halt Modifikationen brauchen, wäre aber sicher machbar. Das Problem bei alternativen Brennstoffen ist weniger ein technisches, wie man sie denn verbrennt, als woher man die alternativen Brennstoffe in ausreichender Menge her nimmt (beim Wasserstoff noch am ehsten auch technische Probleme, Transport etc.)

[Jetpower]

Hallo Manfred

 

 

Ein angepasstes Treibstoff-Verteiler- und Aufbereitungs-System vorausgesetzt - ist es dem Triebwerk ziemlich egal, was in ihm verbrannt wird. Die Hauptsache ist, dass aus dem verbrannten Medium eine grösstmögliche Hitzeenergie frei wird. Da ist Kerosin und Heizöl im Verhältnis zum Gewicht (Joules/kg) ziemlich an der Spitze der verfügbaren Brennstoffe.

 

Ich schliesse mich da an der Meinung meines Vorschreibers an, dass nicht der Motor selber, sondern der Transport des "neuen" Treibstoffes ein großes Problem darstellt.

 

 

Gruß Johannes

[Manfred Schmieder]

Die Hauptsache ist, dass aus dem verbrannten Medium eine grösstmögliche Hitzeenergie frei wird.

 

Johannes, kannst du mir das mit der Hitzeenergie vielleicht in ein paar Sätzen erklären? Ich hab mir bei wikipedia den Artikel über Mantelstromtriebwerke durchgelesen, aber irgendwie komme ich nicht drauf. Ich dachte eigentlich, dass die Hitze nicht ausschlaggebend bei der Erzeugung des Schubs in einem Triebwerk sei?!

Beispielsweise ein Luftballon oder ein Feuerwehrschlauch erzeugen ja auch Schub, ohne dabei besonders warm zu werden...? Ich dachte, es geht darum, einen Luftstrom möglichst stark zu verdichten und dann durch ein möglichst kleines "Löchli" wieder raus...:rolleyes:

[oldchris]

Feinstaub ist in der Luftfahrt noch kein Thema, aber Greenpeace oder irgendsonst jemand wird sicher noch versuchen, es dazu zu machen. Kerosin wird in einem Jettriebwerk bei bedeutend höheren Temperaturen als in einem Baumaschinendieselmotor rückstandsfrei verbrannt.

 

Feinstaub in hohen Konzentrationen ist langfristig spürbar und gesundheitsgefaehrdend. Die Jahresmittelwerte sind in den letzten Jahren kontinuierlich zurückgegangen und werden es auch dieses Jahr trotz der extrem langen Inversionslage in den letzten Wochen tun. Technischer Fortschritt am richtigen Ort anstatt Hysterie auf einem Feinstaubnebenschauplatz (Autobahngeschwindigkeit) bringt bedeutend mehr.

[Jetpower]

Hallo Manfred ;)

 

 

Die "Hitzeenergie" (Heizwert) des verbrannten Treibstoffes ist durchaus ausschlaggebend für den Triebwerksschub. Einmal von einer gegebenen Grösse und gleichbleibender Geschwindigkeit des Flugzeuges ausgehend, bestimmt dieser Faktor das benötigte Tankvolumen für eine gewisse Strecke und wie gesagt, überhaupt die gesamte Leistung / Effizienz des Triebwerkes.

 

Ein Triebwerk das von Kerosin (Heizwert 43,4 MJ / kg) auf das beispielsweise "heizschwache" Methanol (Dichte fast identisch, Heizwert: 19,5 MJ / kg) umgerüstet wird, verbraucht bei gleicher Volllastdrehzahl mehr als doppelt soviel Methanol wie bei der Verbrennung von Kerosin und hätte überdies eine geringere Schubleistung. Um gleiche Leistungen wie mit Kerosin zu erzielen, müssten die Gastemperaturen in die Höhe getrieben werden, was dann aber auch nur wieder mit Mehrverbrauch von Treibstoff gedeckt werden kann.

 

Den "offenen Gasturbinen Prozess" haben alle Gasturbinen gemeinsam, egal ob es sich um ein Mantelstromtriebwerk oder ein Wellenleistungstriebwerk handelt und wird folgendermassen beschrieben: Luft wird angesaugt und verdichtet. Dann durchströmt diese eine Brennkammer, in der sie auf hohe Temperatur erhitzt wird. (Je grösser diese Erhitzung, desto mehr Arbeitsvermögen erhält die Luft, hier setzt die Werkstoff- und Kühltechnik Grenzen) Die heissen Gase können nun mehr Arbeit leisten als bei der Verdichtung investiert wurde. Schliesslich wird das Gas in einer Turbine entspannt (Druck abgebaut), dort gibt sie einen Teil ihres Arbeitsvermögens wieder ab. Auf die Turbinenräder wirkt so ein Drehmoment, das den über die Welle verbundenen Verdichter antreibt. Die im Abgas verbleibende Energie dient der gewünschten Nutzanwendung. Im falle des Strahltriebwerkes beschleunigt (Gesetz von Bernoulli) eine Schubdüse das Abgas weiter, sodass fast der gesamte Druck wieder abgebaut ist.

 

 

Hoffe das war einigermassen verständlich.

 

@chris: mit der rückstandsfreien Verbrennung bin ich nicht ganz einverstanden. (Gut möglich, dass das Triebwerk rückstandsfreier verbrennt als ein Diesel, mit der grossen Menge an Treibstoff macht es dies aber wieder wett, denke ich.) Der Ruß an den Innenwänden der Schubdüse deuten auf eine nicht rückstandsfreie Verbrennung hin, die hohen Verbrennungstemperaturen begünstigen die Bildung von Stickstoffoxyd.

 

Gruß Johannes

[Manfred Schmieder]

Hallo Johannes,

 

Danke für deine Ausführungen. Eines ist mir aber noch nicht ganz klar geworden: Hat heiße Luft deswegen ein größeres "Arbeitsvermögen", weil sie sich während des Prozesses irgendwie ausdehnt? Oder was macht heiße Luft für den Schub besser als kalte?

[Jetpower]

Hallo Manfred

 

 

Da bin ich mir auch nicht ganz sicher. Klar ist, dass die noch komprimierte Luft nach der Erhitzung stark expandiert. Ich denke, dass das als "Arbeitsvermögen" deklariert wird. Deswegen, und um den gewünschten Druckabbau zu unterstützen, nehmen die Turbinenstufendurchmesser von innen gegen hinten (HP - LP turbine) zu. Die bei den meisten (kleinen) Triebwerken einstufige high press. (HP) turbine ist sehr klein, nimmt aber dem Abgasstrahl die grösste Leistung weg. Die letzten Turbinenstufen (LP turbine) für den Fan (Mantelstromtriebwerk) sind meist mehrstufig ausgelegt, drehen entsprechend langsamer aber benötigen/erzeugen bei weitem nicht die Leistung wie die HP turbine für den Kompressor.

Warum wohl sind Raketenmotoren bei gleichen Leistungen so klein? Da stört den Abgasstrahl nichts mehr nach der Erhitzung... :)

 

 

Gruß Johannes

[Andi80]

Ich habe noch eine Frage zum Statement von Chris:

 

Kerosin wird in einem Jettriebwerk bei bedeutend höheren Temperaturen als in einem Baumaschinendieselmotor rückstandsfrei verbrannt.

 

 

Also rückstandsfrei ist auf keinen Fall möglich! Das weiss ich auf alle Fälle! Aber ist das tatsächlich so, dass die Rückstände bei höheren Temperaturen während des Treibstoffverbrennens geringer sind? Würde mich wundernehmen?

 

Wie "heiss" wird das Kerosin in einem Jettriebwerk überhaupt verbrannt? Wie gross ist die Verbrennungstemperaturunterschied zu einem Dieselmotor? (Natürlich ist das anderer Kraftstoff, würde mich aber trotzdem wundernehmen)

 

Vielleicht weiss das jemand'

[Mike Rider]

Ich habe noch eine Frage zum Statement von Chris:

 

Kerosin wird in einem Jettriebwerk bei bedeutend höheren Temperaturen als in einem Baumaschinendieselmotor rückstandsfrei verbrannt.

 

 

Also rückstandsfrei ist auf keinen Fall möglich! Das weiss ich auf alle Fälle! Aber ist das tatsächlich so, dass die Rückstände bei höheren Temperaturen während des Treibstoffverbrennens geringer sind? Würde mich wundernehmen?

 

Wie "heiss" wird das Kerosin in einem Jettriebwerk überhaupt verbrannt? Wie gross ist die Verbrennungstemperaturunterschied zu einem Dieselmotor? (Natürlich ist das anderer Kraftstoff, würde mich aber trotzdem wundernehmen)

 

Vielleicht weiss das jemand'

Russ ist nichts anderes als nicht verbrannter Kohlenstoff. Bei der perfekten Verbrennung wird der Treibstoff komplett zu CO2 und H2O verbrannt (nichts mehr von wegen Stickoxiden, Russ, etc). Je heisser die Verbrennungstemperatur, desto perfekter die Verbrennung.

 

Diesel ist überigens chemisch vom Kerosin nicht sehr weit entfernt - sie sind praktisch gleich - weshalb bei einem Dieselmotor problemlos Jet A1 eingefüllt werden kann.

[Andi80]

Habe soeben folgendes gefunden:

 

Die Luft wird dabei so heiß, dass eingespritztes Kerosin sofort verbrennt. Die Flammen erreichen 1.800 Grad Celsius. :eek:

 

 

Stammt aus einem allgemein einfach verständlichen Text (für alle bei denen die Wikipedia-Beschreibung ein wenig "zu ausführlich" ist :005: )

 

http://www.weltderwunder.de/wdw/LuftfahrtWelt/Technik/Turbinen/1_Schaeden/

 

(Ist auch von einem Hühner-in-Triebwerk-Test geschrieben, für alle dies interessiert :002: )

[Hans M.]

Diesel ist überigens chemisch vom Kerosin nicht sehr weit entfernt - sie sind praktisch gleich - weshalb bei einem Dieselmotor problemlos Jet A1 eingefüllt werden kann.

 

Hallo Michel

 

Da bist Du auf dem Holzweg ;)

Diesel ist chemisch nicht sehr weit vom Kerosin entfernt, hat für dein vorhaben aber doch einen entscheidenden Unterscheid: Kerosin enthält kein Schwefel, und genau dieser Schwefel wird bei vor allem bei älteren Dieselmotoren für die Schmierung der Einspritzpumpe, Einspritzdüsen usw. benötigt.

Mit Schwefelfreiem Diesel laufen nur die wenigsten Dieselmotoren, deshalb darf auch Biodiesel (welcher auch kein Schwefel enthält) nur bei Motoren zu 100% verwendet werden welche speziell dafür ausgelegt sind (es gibt natürlich auch noch andere Gründe).

 

Gruss Hans

[Mike Rider]

Hallo Hans

 

ich denke, die modernen Dieselmotoren sollten alle mit Biodiesel betrieben werden können, oder irre ich mich da?

 

Gruess

Michel

[Jetpower]

Hallo Zusammen

 

 

Eine perfekte Verbrennung gibt es nicht, sie ist immer ein Kompromiss zwischen Flammenstabilität und Emissionen. Eine quasi ideale Verbrennung würde ein "stöchiometrisches" Luft-Brennstoffgemisch ergeben, welches bei Kerosin 14,7:1 beträgt. Das Gemisch wird NICHT wie beim Ottomotor von der Brennstoff(mengen-)zufuhr "eingestellt" sondern von der Belochung der Brennkammer in der Primärzone. Da wir unser Triebwerk auch mal drosseln wollen, ist das Gemisch immer etwas "fetter" als das stöchiometrische Verhältnis, damit die Flamme beim Drosseln nicht ausgeblasen wird. Deshalb auch die dünne Russschicht an den Blechen die mit den heißen Gasen in Berührung kommen.

 

Ich denke das Diagramm von Rolls Royce erklärt sich von selber.

 

 

Andi, die Theorie besagt dass die Flammen in der Primärzone sogar 2000°C erreichen. Diese Flammenfront wird aber von der Luft "zentriert" sie kommt mit keinen festen Materialien in Berührung. (Messen ist selbst mit strahlungsgeschützten Thermometern schwierig)

 

Schönes Wochenende,

 

 

Gruß Johannes

[Walter Fischer]

Ach graue Theorie, nichts weiter- gääääääähn....

wenn aber ein Traktorenbauer (so um 1935 oder so) bekannt gibt, dass man mit seinem Ackerschlepper mit nur einer einzigen Tasse Diesel einen ganzen Acker pflügen kann, dann frage ich mich, wie hoch da wohl die Rückstände im Verbrennungsraum sein könnten:rolleyes: :cool: :008:

Lanz, Hanomag ???

 

Gruss Walti, nostalgisch verbrämt- wie mit den Dampfloks, die vor 70 Jahren schon 200 kmh dreschten:009:

[Jetpower]

es gibt tatsächlich leute, die das interessiert, das problem bei der entstehung anpacken und eine verbesserung realisieren... thumbs up :rolleyes:

[IFixPlanes]

...

Aber gibt es da überhaupt keine Ansätze oder irgendwelche machbaren Massnahmen um den Verbrauch oder den Ausstoss von Schadstoffen zu reduzieren?

Wenn du dir die Mühe machst auch mal bei den Herstellern stöbern, würdest du u. a. auch auf solche Artikel stoßen:

http://www.cfm56.com/news/press/2005/cfm05-33.htm

[Hans M.]

ich denke, die modernen Dieselmotoren sollten alle mit Biodiesel betrieben werden können, oder irre ich mich da?

 

Hallo Michel

 

Ja, da irrst Du Dich.

Beim Biodiesel wird das hauptproblem sein dass der Biodiesel viel aggressiver ist als "normaler" Diesel. Deshalb müssen bei der Umrüstung auf Biodiesel die meisten Schläuche, Dichtungen usw. ausgetauscht werden.

Soweit ich weiss darf dem normalen Diesel an der Tankstellen höchstens 5% Biodiesel beigemischt werden.

Das Problem mit der Schmierung könnte wahrscheinlich durch zusätzlich hizuzufügende Aditive umgangen werden.

 

Bevor man aber etwas in dieser Richtung unternehmen will sollte man sich unbedingt mir dem Hersteller od. evtl. dem Garagisten (wobei dieser bei einem Motorschaden am meisten profitiert ;) ) in verbindung setzen.

 

Grüsse

Hans