Vlucht naar de toekomst

Vlucht naar de toekomst

Hoe de uitstoot door vliegtuigen nog verder verlagen?

 

De laatste decennia daalde de uitstoot van broeikasgassen door vliegtuigmotoren met 40%, een trend die zich echter niet vertaalt in een lager aandeel van vliegtuigen in de totale wereldwijde uitstoot. De oorzaak hiervan ligt in het feit dat we met zijn allen meer het vliegtuig hebben genomen en we dat volgens de laatste voorspellingen ook zullen blijven doen de komende jaren. Dit alles zorgt voor een  toenemende vraag naar nog milieuvriendelijkere toestellen, maar hebben we hier de grens van het technisch mogelijke momenteel niet bereikt of bestaan er toch nog mogelijkheden tot verbetering?

 

Het milieuvriendelijker maken van de motoren start met het zoeken naar de oorsprong van de broeikasgassen, waar en hoe ontstaan ze?  De schadelijke uitstoot van vliegtuigmotoren valt, net zoals bij automotoren, onder te verdelen in twee groepen: de primaire en de secundaire emissies.  Primaire emissies, CO2 en H2O, zijn een rechtstreeks gevolg van de verbranding van koolwaterstoffen en daardoor enkel te verminderen door minder brandstof te verbranden of over te schakelen op een ander type brandstof. De secundaire emissies daarentegen, zoals NOX, CO, roet en onverbrande koolwaterstoffen, zijn het gevolg van een niet perfecte verbranding, te hoge drukken en/of te hoge verbrandingstemperaturen. Een reductie van deze secundaire emissies moet dus komen van een optimalisering van de verbranding.  Het feit dat de soort van secundaire emissie afhankelijk is van het motorregime maakt een globale optimalisering echter zeer moeilijk. Zo draait bij take-off de motor op bijna vol vermogen waardoor de temperaturen hoog en de verbrandingstijden lang zijn. Dit vermindert de uitstoot van CO en onverbrande koolwaterstoffen maar bevordert de vorming van NOX. In kruisvlucht daarentegen is de situatie omgekeerd, hier draait de motor maar op een deel van zijn totale vermogen. Dit zorgt voor lagere temperaturen en kortere verbrandingstijden, wat de NOX uitstoot beperkt maar de vorming van CO en onverbrande koolwaterstoffen bevordert.

Naast het optimaliseren van de huidige motoren, kan men ook overstappen op andere concepten of de manier van vliegen zelf aanpassen. Het overschakelen op propeller aangedreven vliegtuigen voor korte afstandsvluchten zou, ondanks de lagere vliegsnelheden, hierin een logische stap zijn. Deze overschakeling bespaart op twee manieren brandstof.  Dit motortype is namelijk erg zuinig door een goede thermische en propulsie efficiëntie, ten tweede daalt de luchtweerstand bij lagere vliegsnelheden wat een extra brandstofbesparing oplevert. De open rotor motor van Safran is een mooi voorbeeld van deze volgende generatie propellermotoren. Deze motor is het resultaat van tien jaar ontwikkeling en bestaat uit twee tegengesteld roterende propellers aan de achterzijde van de motor. Ook de overschakeling op andere types brandstof zoals waterstofgas kan een oplossing bieden in de zoektocht naar groenere motoren.  Waterstofgas motoren hebben namelijk enkel water als primaire emissie en stoten dus geen CO, CO2 of onverbrande koolwaterstoffen uit wat de optimalisatie naar een verminderde NOX-uitstoot vereenvoudigd. Het opslaan van waterstof moet echter gebeuren in vloeibare vorm onder hoge druk en biedt alleen milieuvoordelen indien men de waterstof op een milieuvriendelijke en  CO2-arme manier produceert. 

Ondanks de reeds doorgevoerde verbeteringen ter vermindering van de uitstoot zijn er nog heel wat mogelijkheden om de uitstoot verder te verlagen. Het verder optimaliseren van de huidige motoren vormt hier maar een deel van de oplossing waarin ook nieuwe innovatieve ontwerpen en nieuwe brandstoftypen hun steentje zullen bijdragen bij het verminderen van de uitstoot. De druk op het klimaat maakt dat vandaag en vooral in de toekomst deze ontwikkelingen alsmaar in belang zullen winnen om zo de uitstoot nog verder terug te dringen.

 

Jeroen De Mayer, namens YERA vzw