{{{sourceTextContent.title}}}

Maximierung der CO2-Reduktion bei Hybrid-Elektroflugzeugen

{{{sourceTextContent.subTitle}}}

Die Studie untersucht die besten Kombinationen aus fossilen Brennstoffen und Batterieantrieb sowie Lebenszyklusanalysen, um den Umweltnutzen zu optimieren

{{{sourceTextContent.description}}}

Die Vorteile von Hybridantrieben werden heftig diskutiert, nicht zuletzt im Kommentarbereich des Ingenieurs. Während der Elektroantrieb offensichtlich die Emissionen der eingesetzten Antriebssysteme reduziert - also auf der Straße für Hybridfahrzeuge und am Himmel für Flugzeuge -, könnten die mit der Batterieladung verbundenen Emissionen diese Vorteile je nachdem, wen Sie fragen, überwiegen oder nicht.

Während sich die meiste Aufmerksamkeit auf Landfahrzeuge konzentriert hat, weil die Technologie existiert und heute kommerziell nutzbar ist, geht die Entwicklung von Hybrid-Fossilien und elektrisch angetriebenen Flugzeugen schnell voran, obwohl es noch keinen kommerziellen Hybrid gibt. Da der Energiebedarf des Fluges so viel höher ist als der des Bodenverkehrs, ist die Frage, ob es einen Umweltnutzen gibt, noch schwieriger zu beantworten.

Luft- und Raumfahrtingenieure der University of Illinois haben versucht, die Angelegenheit zu untersuchen, und ihre Ergebnisse erscheinen in einem Artikel im Journal of Aircraft. Laut Co-Autor Philip Ansell ist der Aspekt des Themas, der nicht untersucht wurde, die Kohlenstoffbelastung, die mit dem Aufladen der Batterien verbunden ist. "Sie können eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs erreichen, aber wenn die Sauberkeit des Stromnetzes, das zum Laden des Batteriesystems verwendet wird, nicht berücksichtigt wird, fehlt Ihnen ein erheblicher Teil der gesamten CO2-Emissionen", sagte er.

Die Studie verglich die CO2-Emissionen pro Kilowattstunde für jeden Staat in den USA und zeigte auf, wie viel Kohlenstoff pro Energieeinheit produziert wird. Die Forscher untersuchten ein kommerziell akzeptables Hybrid-Elektroflugzeug, das die gleiche Anzahl von Passagieren befördern und die gleichen Entfernungen zurücklegen kann wie ein derzeitiges Flugzeug mit reinem fossilem Treibstoff: ein Single-Aisle-Flugzeug mit etwa 140 Passagieren. Sie variierten den Anteil der Leistung an der elektrisch abgeleiteten Antriebswelle und betrachteten Szenarien, in denen 12,5 Prozent, 25 Prozent oder 50 Prozent der Leistung von einem Elektromotor kamen, und bewerteten die Kosten in Bezug auf den CO2-Ausstoß.

Die machbarste Konfiguration aus dem Modell war ein Antriebssystem, das einen 50-prozentigen elektrischen Antriebsstrang mit einer batteriespezifischen Energiedichte von 1000W Stunden pro Kilogramm verwendet. Damit würde 49,6 Prozent weniger CO2 im Lebenszyklus entstehen als bei einem Verkehrsflugzeugmodell.

Die aktuelle Batterietechnologie ist jedoch nicht in der Lage, eine solche Konfiguration zu unterstützen. Ansell glaubt, dass 12,5 Prozent die wahrscheinlichste kurzfristig zugängliche Konfiguration sind, "weil wir weniger Fortschritte in der Batterietechnologie benötigen, um zu diesem Punkt zu gelangen" Aber der Zusammenhang zwischen CO2-Emissionen, die zu einer Verbesserung der Antriebskonzepte geführt haben, ist nicht linear, fügte er hinzu, und "die technologischen Verbesserungen für ein 50-prozentiges Hybridsystem zu erreichen, hat sicherlich einen sehr langen Zeitplan, um auf den Markt zu kommen, denn es ist völlig ungewiss, ob oder wann dieses Niveau der Energiedichte von Batterien hergestellt wird"

Sagte Ansell: "Vielleicht werden wir in den nächsten 10 Jahren eine Batterie haben können, die 400 bis 600 Wattstunden pro Kilogramm beträgt. Wenn wir das vorhersagen, könnten die Werte, die wir für größere Hybridisierungsfaktoren oder sogar vollelektrische Verkehrsflugzeuge benötigen, in den nächsten 25 Jahren in Reichweite sein."