Οι επιπηώζειρ ηος ζςζ ηήμαηορ αεπομεηαθοπών ζηο πεπιβάλλον

Transcript

1 Οι επιπηώζειρ ηος ζςζ ηήμαηορ αεπομεηαθοπών ζηο πεπιβάλλον Α. Τζαι αβνύηαο 1, Ν. Αξεηάθεο 1, Κ. Μαζηνπδάθεο 1 Αλ. Βνύξνο 2, Αι. Βνύξνο 2, Θ. Παλίδεο 2 1 Επγαζηήπιο Θεπμικών Σηποβιλομησανών Σσολή Μησανολόγων Μησανικών Εθνικό Μεηζόβιο Πολςηεσνείο 2 Επγαζηήπιο Τεσνικήρ Θεπμοδςναμικήρ Τμήμα Μησανολόγων και Αεποναςπηγών Μησανικών Πανεπιζηήμιο Παηπών πλέδξην«οη Αεξνκεηαθν ξέο ηνπ ήκεξα θαη ηνπ Αύξην», Απξηιίνπ 2010, Γηεζλ ήο Αεξν ιηκέλαο Αζελ ώλ «Διεπζέ ξηνο Βεληδέινο», Διιε ληθή Αεξν πνξ ηθή Έλσζε

2 Η εηήζια κίνηζη επιβαηών (επιβάηερ x σιλιόμεηπα x 10-9 ) (ICAO, Airbus GMF 2007)

3 Σύνδεζη αεπομεηαθοπών με ηην οικονομική ανάπηςξη

4 Εξέλιξη ηος διοξειδίος ηος άνθπακα ζ ηην αημόζθαιπα (CRYOPLANE 2001)

5 Ανθπωπογενήρ παπαγωγή διοξειδίος ηος άνθπακα

6 Παπαγωγή πύπων από αεποκινηηήπερ Καύζηκν C n H m (+S) Αέξαο N 2 + O 2 CO 2 + H 2 O + N 2 + O 2 + NO x + UHC + CO + C soot + SO x

7 Καηανάλωζη καςζίμος και πύποι ζε ηςπικέρ διαδπομέρ και θάζειρ πηήζηρ London Glascow 555 km Boeing 757 Los Angeles-Tokyo 8570 km DC Πηζηνπνίεζε Ρύπσλ Κηλεηήξα Trent 772 (Brasseur et al.1998)

8 Κύκλορ πποζγείωζηρ απογείωζηρ Οη εθπνκπ έο CO, HC, NO x θαη αηζάιεο ειέ γρνληαη κε βάζε ηνλ θύθι ν πξνζγε ίσ ζεο απνγείσζεο (LTO, έσο 915m) κέζ α θαη γύξσ από αεξνδξόκηα (ICAO) εκαληηθή κείσζ ε έρεη επηηεπρζε ί ζε ζρέζ ε κε ην CO θαη HC ράξε ζηελ βειηίσζ ε ησλ αεξνθηλεηήξσλ Η αύμεζε ησλ NO x ήηαλ ζρε ηηθά κηθξή παξά ηελ αύμεζε ησλ ζεξκνθξαζηώλ ιεηηνπξγίαο, ράξε ζηελ εμέιημε ηεο ηερλνι νγίαο ηεο θαύζεο

9 Επί πλέον πεπιβαλλονηικέρ επιπηώζειρ ηων αεποκινηηήπων Οη αεξ νθηλεηήξεο πνπ ιεηηνπξγνύλ ζε ςει ά πςόκεηξα έρνπλ ηζρπξόηεξε επίδξ αζε ζην πεξηβάιι νλ πνπ ζπλδένληαη κε ηελ δξά ζε ησλ νμεηδίσλ ηνπ αδώηνπ πνπ ζην πςόκεηξν πηήζεο ελόο αεξ νζθ άθν πο κπνξεί λα νδεγ νύλ ζηελ παξα γσγή όδνληνο (απμάλνληαο ηελ ζέξκα λζε ηνπ πιαλήηε) αιιά θαη ζηελ κείσζε η νπ κεζαλίνπ πνπ ζπκπεξηιακβά λεηαη ζηα αέξ ηα ηνπ ζεξκνθεπ ίνπ κε απνηέιε ζκ α ηελ κείσζε ηεο ζέξκα λζεο. ηελ δεκηνπξγία ηρλώλ ζπκπύθλσζεο πνπ ελνρνπνηνύληαη γηα ηελ δεκηνπξγία ζπζάλσλ Ο ρξόλνο δωήο ηωλ ηρλώλζπκπύθλωζεο αλάγεηαηζε κεξηθέο ώξεο, ηωλ ζπζάλωλ ζε κεξηθέοκέξε ο, ηνπ όδνληνο κεξηθέο εβδνκάδεο, ηνπ κεζαλίνπ πεξί ηελ δεθαεηία θαη ηνπ δηνμεηδίνπ ηνπ άλζξαθ α πεξί ηε εθαηνληαεηία Οη αβεβαηόηεηεο πνπ είλαη ζπλπθαζκέλεο κ ε ηελ αθξηβή πεξηγξαθή απηώλ ηωλθαηλνκέλωλ δελ επηηξέπνπλ γηα ηελ ώξα ηνλαζθαι ή πξνζδηνξηζκό ηωλ επηπηώζεωλ ζην πεξηβάιιν λ θαη ζην θιίκ α.

10 Ίσνη ζςμ πύκνωζηρ αεποκινηηήπων (Schumann, 2002)

11 Ενεπγειακή μεηαβολή (radiative forcing) λόγω ηων αεπομεηαθοπών (Lee et al. 2009)

12 Οι ζηόσοι ηος ACARE για ηο % μείωζη ηων εκπομπών CO 2 ανά επιβάηη και σιλιόμεηπο 50% μείωζη ηος θοπύβος 80% μείωζ η εκπομπών NO x Καηαζθεπαζηέο αεξνζθ αθώλ 20-25% Καηαζθεπαζηέο θηλεηήξσλ 15-20% Γηαρείξηζε ζπζηήκαηνο αεξνκεηαθνξώλ 5-10% 50% κείσζε η σλ εθπνκπώλ CO 2 ACARE: Advisory Council for Aeronautics Research in Europe (Airbus GMF 2007)

13 Τεσνολογία αεποκινηηήπων (Brasseur et al.1998)

14 Κινηηήπερ νέαρ ζσεδίαζηρ Intercooled core configuration Intercooled recuperative core (NEWAC, EU Project ) (NEWAC, EU Project ) (Günter Wilfert,2007)

15 Κινηηήπερ νέαρ ζσεδίαζηρ Active core configuration Flow controlled core (NEWAC, EU Project ) (NEWAC, EU Project ) (Günter Wilfert,2007)

16 (ΔΘΣ, ΔΜΠ)

17 Καηανάλωζη καςζίμος & εκπομπέρ NOx αεποκινηηήπα GTAC GTAC Baseline Distance Flight Altitude Cruise Speed Indicative Results Fuel Burned Reference 1000 km (short range) m (constant) M0.78 (constant) kg Fuel Burned New Engine kg (-25%) Indicative Results NOx Reference NOx New Engine (Conventional Combustor) NOx New Engine (New technology combustor) kg kg (+12 %) kg (-47 %) (ΔΘΣ, ΔΜΠ)

18 Κινηηήπαρ-Καύζη Πεξηνξηζκόο ησλ NO x κε βειηηζηνπνίεζε αλάκημεο αέξα θαπζίκνπ Lean Pre-Mixed Pre-vaporized (LPP) Partial Evaporation & Rapid Mixing (PERM) Lean Direct Injection (LDI) OPR Μειινληηθέο κεηώζεηο ησλ NO x κε λέεο ξηδνζπαζηηθέο ηερλνινγίεο θαύζεο (Günter Wilfert,2007)

19 Εναλλακηικά καύζιμα Δπεηδή ηα αεξνζθ άθε κεηαθέξνπλ θαύζηκά ηνπο, ηα λέα θαύζηκα πξέπεη λα έρνπλ πςειή ελεξγεηαθή ππθλόηεηα Δπεηδή πεηάλε ζε πςει ά πςόκεηξα ηα θαύζηκα πξέπεη λα παξακέλνπλ πγξά ζηνπο -50 C. Δπεηδή πεηάλε ζε καθξηλέο απνζηάζεηο ηα θαύζηκα πξέπεη λα είλαη ζπκβαηά ζε νι όθιεξν η νλ θόζκν. Καη επεηδή ηα αεξνζθ άθε έρνπλ κεγάι νπο ρξόλνπο δσήο ηα θαύζηκα πξέπεη λα είλαη ζπκβαηά κε ηνλ ππάξρνληα ζηόι ν αεξνζθ αθώλ. Ιδαληθή επηινγή έλα θαύζηκν ηαπηόζεκν κε ηελ θεξνδίλε (drop-in) θαη κε κηθξόηεξε παξαγσγή CO 2

20 Δοκιμαζηικέρ πηήζειρ με εναλλακηικά καύζιμα (drop-in) Airbus-Shell-RR A380 GTL Coconut Airways Boeing 747 LHR-Schipol bio diesel babassu & coconuts Air New Zealand HRJ jathropa Continental Boeing jathropa & algae JAL Boeing camelina

21 Εναλλακηικά καύζιμα Παξαγσγ ή κε δηαδηθαζ ία Fischer-Tropsch CTL (Coal-to-liquid) 2x εθπνκπέο CO 2 θύθι νπ δσήο GTL (Gas-to-liquids) 1.5x εθπνκπέο CO 2 θύθι νπ δσήο BTL (Biomass-to-liquids) (Wilson, 2005) Πξν βι ήκαηα κε ηελ πξώηε ύιε

22 Εναλλακηικά καύζιμα βιοκαύζιμα (GIACC, 2009)

23 Εναλλακηικά καύζιμα & αεποκινηηήπερ νέαρ ηεσνολογίαρ (ΙCAO Workshop, 2009)

24 Η σπήζη ηος ςδπογόνος και οι μεηαβολέρ πος απαιηεί Αεροσκάυος Σηήξημε δεμακελώλ θαπζίκνπ, ηνπηθέο εληζρύζεηο αηξάθηνπ, δηεύξπλζε αηξάθηνπ, ελίζρπζε πηεξύγσλ Κινητήρας Αληιία πςειήο πίεζεο, βαιβίδα ειέγρνπ ξνήο θαπζίκνπ, ζάιακνο θαύζεο, ςπγείν ιαδηνύ Boeing 737 sized airplane (D. Dagget) Σσστήματα Σύζηεκα θαπζίκνπ: Γεμακελέο, Σσιελώζεηο, Βαιβίδεο, Αληιίεο, Αεξαγσγνί Σύζηεκα ειέγρνπ θαπζίκνπ: Αηζζεηήξεο, Πίλαθαο ειέγρνπ Ππξνπξνζηαζία: Αηζζεηήξεο, Δμαεξηζκόο, Πίλαθαο ειέγρνπ

25 Εναλλακηικά ζενάπια Αιι αγέο δηαδξνκώλ Απνθπγή ππεξθνξε ζκέλσλ πεξηνρώλ Αιι αγέο ζην πςόκε ηξν πηήζεο (NATS)

26 Πηγέρ ACARE, Advisory Council for Aeronautics Research in Europe, Strategic Research Agendas 1 & 2 (2002, 2004) Airbus, GMF - Global Market Forecast , Flying by nature, 2007 Brasseur,G. P., Cox, R. A., Hauglustaine, D., Isaksen, I., Lelieveld, J., Lister, D. H., Sausen, R., Schumann,, U., Wahner, A. & Wiesen, P.: European Scientific Assessment of the Atmospheric Effects of Aircraft Emissions, Atmospheric Environment Vol. 32, No. 13, pp , 1998 CRYOPLANE - Liquid Hydrogen Fuelled Aircraft Final Technical Report, Project GRD , Project Coordinator: Airbus Deutschland GmbH D. Dagget, O. Hadaller, R. Hendricks, R. Walther, Alternative Fuels and their Potential Impact on Aviation, 25th International Congress on the Aeronautical Sciences European Aeronautics: A Vision For 2020, Report of the Group of Personalities, European Commission,2001 Faaß, R., CRYOPLANE - Flugzeuge mit Wasserstoffantrieb, presentation, Airbus Deutschland GmbH, 2001 GIACC, U.S. Fuel Trends Analysis and Comparison to GIACC/4-IP/1 Group on International Aviation and Climate Change (GIACC), fourth Meeting, Montreal, May 2009 Günter Wilfert, Joerg Sieber, Andrew Rolt, Nick Baker, Armel Touyeras, Salvatore Colantuoni, New Environmental Friendly Aero Engine Core Concepts, ISABE 2007 ICAO Workshop on Aviation and Alternative Fuels, Montreal, February NATS, Acting Responsibly: NATS and the Environment, 2009 Lee, D.S., Pitari, G., Grewe, V., Gierens, K., Penner, J.E., Petzold, A., Prather, M.J., Schumann U., Bais A., Berntsen T., Iachetti D., Lim L.L., Sausen R., Transport impacts on atmosphere and climate: Aviation, Atmospheric Environment, 2009 Schumann Ulrich, Aircraft Emissiοns, Encyclνpedia νf Glνbal Enλirνnmental Change, Vνlume 3, pg , Jνhn Wiley & Sνns, Ltd, Chichester, 2002 Wilson Chris, ECATS Review Meeting, 2005

27 Δπραξηζηώ!