Nieuwe elektromotor van Siemens voor vliegtuigen kansrijk?

Aan dit artikel is op 9 mei 2015 een update toegevoegd ( update 9 mei )

Ik heb eerder geschreven dat elektrische vliegtuigen mogelijk zijn, maar niet praktisch (zie hier over de Solar Impulse) , en dat kerosine nodig
blijft.

Nu komt Duurzaam Nieuws (30 maart 2015) met het bericht dat Siemens een nieuw type elektromotor ontwikkeld heeft, die voor hetzelfde gewicht 5* zoveel vermogen levert (lees –> Siemens ontwikkelt sterke elektromotor voor vliegtuigen_maart2015 het bericht). Concreet noemt het artikel een motor van 260kW continu, die 50kg weegt. Siemens meent dat je daarmee ooit kunt gaan vliegen. Nog sterker, eind 2015 is de eerste testvlucht gepland met een “hybride elektrisch vliegtuig“.

Nu wordt ik op deze weblog graag tegengesproken en Siemens is niet de eerste de beste, maar bij Solar Impuls staat ABB en dat is ook niet de eerste de beste.
Nu sidder ik so wie so al niet voor autoriteiten,  ook niet als ze Siemens heten, dus ik ga het toch maar eens fact checken.
Ik kijk eerst of het Siemens-vliegtuig puur op zonlicht kan vliegen, en dat doe ik door de gegevens van de Solar Impuls erbij te betrekken.
Daarna kijk ik of elektrische energie significant kan meetellen bij een overigens fossiele aandrijving.

Puur op zonne-energie
Ik geloof meteen dat Siemens goede elektromotoren maakt  en dat ze zichzelf hier hebben overtroffen. Maar de vraag is of de motor het hoofdprobleem is dat moest worden opgelost.
De Solar Impuls vliegt rond met 270m2 zonnepaneel à 23% rendement, die dus in ideale omstandigheden goed zijn voor ca 0,23kW/m2 * 270m2 = 62kW  vermogen. De vier motoren van de Solar Impuls draaien elk 13,5kW maximaal en 11,2kW etmaalgemiddeld. Zeg maar samen rond de 50kW continu. De Solar Impulse houdt dus een beperkt deel van de dag een restant over voor de besturingsfuncties en om de accu’s op te laden (die samen overigens 633kg wegen). De details van de energie-
balans hangen af van de details van de vlucht, maar grofweg lijkt het een consistent systeem. Het dingt heeft feitelijk gevlogen (bij mooi weer).
De Solar Impuls heeft voor zijn zonnepanelen-oppervlakte nu al een spanwijdte nodig van 72 m (dat is meer dan een Boeing 747). Verder moet iets, dat in essentie een zweefvlieguig met hulpmotor is, om aerodynamische redenen relatief smalle vleugels hebben. Het lijkt dus niet goed mogelijk een nog grotere vleugeloppervlakte te maken. Evenmin
lijkt het mogelijk om op korte termijn ultradunne film – zonnecollectoren te maken met een rendement dat ver boven de 23% ligt. Dus lijkt het niet goed mogelijk dat welk zonnevliegtuig op dit moment dan ook boven de (pakweg) 70kW elektrisch continuvermogen uitkomt.
De nieuwe motor van 260kW is niet relevant, omdat de bottleneck elders zit: in de totale oppervlakte en het rendement van de zonnepanelen.

Op basis van genoemde specificaties kan de Solar Impuls de wereld rondvliegen met de snelheid van een auto, één piloot als menselijke bagage in een onverwarmde cockpit zonder overdruk, en dagen de tijd.
Ik geloof niet dat het Siemens-vliegtuig als puur elektrisch vliegtuig reguliere comfortabele lijnvluchten met passagiers en vracht kan uitvoeren.

In combinatie met motoren op fossiele brandstof?
Als het hybride mag, en als het moet met echte mensen en koffers erin, gehuld in een drukcabine, en ongeveer presterend als bestaande
vliegtuigen?

Fokker F27
Fokker F27

Dan moet het vliegtuig veel zwaarder zijn, veel kleinere vleugels hebben en veel sneller gaan, en dat vraagt om veel grotere vermogens. Een ouwe F27 bijvoorbeeld had een vermogen van grofweg 1500kW, een BombardierQ400 van 6800kW en een Cessna Citation rond de 1000 a 1500kW. Zonnepanelen zouden daarvan (vanwege de kleinere vleugels) slechts een klein deel kunnen leveren (bijvoorbeeld 20kW). Kortom, de zonne-energie levert dan ca 1 a 2% van wat nodig is en het kost je vanwege de accu’s extra gewicht. Je kunt dat natuurlijk hybride noemen, maar dan rek je het begrip wel heel erg op.
Zie voor een update op dit onderdeel ( update 9 mei ).

Bombardier Q400
Bombardier Q400

Conclusie
Ik zie niet dat de nieuwe Siemens-motor praktisch elektrisch vliegen mogelijk maakt. Het is vast een hele mooie motor, maar de hoofdproblemen zitten elders.

Hoezeer het mij ook spijt, van fossiel vliegen zijn we voorlopig niet (en waarschijnlijk nooit niet) af.
Als het goed is, is in 2050 het verbruik van fossiele brandstof teruggebracht tot bijv. de helft van die in 2005, en wordt dat laatste restje zeer selectief gebruikt voor wat niet anders dan fossiel kan. En ik denk dat het vliegen daarbij hoort.

 

 

Kun je zwavelvrije kerosine kopen ? (vervolg)

Het eerste deel van dit verhaal (  Kun je zwavelvrije kerosine kopen? ) beschreef dat, als je op dit moment zwavelvrije kerosine wilt kopen (van belang voor de luchtkwaliteit rond vliegvelden), je aangewezen bent op synthetische kerosine (in de volksmond wat slordig aangeduid als biodiesel). Die is meestal zwavelvrij, terwijl de gangbare kerosine 400 – 800 ppm zwavel bevat. In feite is gangbare kerosine rode diesel waarvan het afval in het rondte gespoten wordt.
Synthetische kerosine is vaak, maar niet altijd, van biologische oorsprong en kan duurzaam zijn (maar dat hoeft niet of niet geheel).

In het tweede deel van dit verhaal de vraag hoeveel synthetische kerosine je kunt kopen. Het toeval wil dat ik vanuit mijn contacten bij de Werkgroep Toekomst Luchtvaart (een denktank van bewoners rond Schiphol) attent gemaakt werd op de publicatie Sustainable Fuels UK Roadmap (december 2014) van de belangen-organisatie Sustainable Aviation www.sustainableaviation.co.uk . Daarin een redelijke schets van de ontwikkelingen op de synthetische kerosinemarkt. Ik heb me eerder bezig gehouden met dit onderwerp vanwege de klimaataspecten van het vliegen (zie http://www.toekomstluchtvaart.nl/ en daar het rapport Luchtvaart en klimaat in de EU) . Het kon sowieso geen kwaad om weer eens een recente publicatie te lezen om te kijken of dit rapport bijgesteld moest worden. Dat is niet het geval.
Nu kwam er een tweede reden bij om dit rapport te lezen, namelijk het ultrafijn stofverhaal en een belangrijke oorzaken daarvan, de zwavel in de kerosine. Het is te vinden op Sustainable Fuels UK Road-Map via www.sustainableaviation.co.uk/?s=fuels . Let wel dat het hier om een document gaat van belanghebbenden.
Ik heb een samenvatting met commentaar van de UK-publicatie geschreven.
Ik zal me hier beperken tot het korte antwoord. Dat is:

– op papier houden de producenten zich aan de duurzaamheidscriteria, die door erkende organisaties opgesteld zijn voor biobrandstof. Of ze dat in praktijk doen, onttrekt zich aan mijn waarneming.
Deze duurzaamheidscriteria maken overigens een wat rommelige indruk. Door de vele goede bedoelingen ziet men het bos niet meer (wat in dit geval als beeldspraak bedoeld is)

– op dit moment is er maar één bedrijf dat  synthetische kerosine verkoopt op een schaal die ertoe doet (2 miljoen ton per jaar voor alle vormen van transport samen) en dat is Neste Oil met raffinaderijen in Finland, Rotterdam en Singapore. Solazymes in de VS komt met 100.000 ton per jaar  op de tweede plaats. Daarna volgen alleen plannen, constructiefases of kleinschalige pilots. Neste Oil heeft brandstof, die aan alle vliegtuigspecificaties voldoet. Hun site http://www.nesteoil.com/ gaat uitgebreid in op de herkomst van hun grondstoffen.
Ik heb de directeur van Neste Oil horen spreken op de Avans Hogeschool in Breda. Hij zei dat ze diesel gemaakt hadden uit vissenkoppen.

Bij Neste Oil hoort nog een verhaal dat wellicht de voorsprong verklaart en de voordelen van een goede industriepolitiek illustreert. De directeur vertelde dat Neste Oil in meerderheid een Finse staatsonderneming is met onder meer militair-strategische doelen. Mocht er nog eens wat gebeuren, dan moesten de tanks bij -40 graad Celsius nog kunnen rijden. Ik twijfel er niet aan dat men die specificaties waar kan maken. En op 10 km hoogte is het altijd zo koud, dus dat komt goed uit.

Wie dus op dit moment zwavelvrije kerosine wil, moet dus Neste Oil bellen.

De raffinaderij van Neste Oil in Rotterdam
De raffinaderij van Neste Oil in Rotterdam

– Het is niet mogelijk om op ideologische gronden te verklaren dat je voor of tegen synthetische kerosine bent, zelfs niet als deze van biologische oorsprong is. Men moet het proces kennen dat er aan ten grondslag ligt. Politiek correcte uitspraken tegen biomassa geven misschien een goed gevoel, maar een soms een schadelijke uitkomst.

Continue reading Kun je zwavelvrije kerosine kopen ? (vervolg)

Kun je zwavelvrije kerosine kopen?

Op dit artikel is een vervolg geproduceerd, dat op deze site te vinden is op Kun je zwavelvrije kerosine kopen ? (vervolg)

TNO heeft onderzocht of je in het Amsterdamse Bos het ultrafijn stof kon meten dat straalmotoren op Schiphol uitblazen. Dat blijkt goed te kunnen en dat veroorzaakte een hoop opschudding.
De stofdeeltjes blijken voor een groot deel uit zwavelzuur te bestaan. Die stof ontstaat omdat kerosine tussen de 400 en 800 ppm (0,04-0,08gewichts%) zwavel bevat. De logische vraag is of er ook kerosine bestaat zonder zwavel en of je die in significante hoeveelheden kunt kopen. Het antwoord is:
– maak onderscheid tussen kerosine uit aardolie en synthetische kerosine (die soms duurzaam is)
– kerosine uit aardolie bevat altijd zwavel. Dat mag zelfs oplopen tot 3000 ppm.
– dat is volkomen overbodig. Kerosine is praktisch hetzelfde als diesel en diesel kan met de DHS-bewerking teruggebracht worden tot 10 ppm zwavel, want dat moet ook voor auto’s. Het zou ca een halve cent per liter meer kosten (een liter kost ongeveer 50 cent). Het vliegtuig vliegt zonder zwavel even goed.
– Synthetische kerosine is vaak zwavelvrij. Soms kun je deze kerosine duurzaam  noemen. Synthetische kerosine kan uit biomassa komen, maar ook uit heel andere bronnen. Als het uit biomassa komt, kan het wel of niet duurzaam zijn. Om dit soort vragen te beantwoorden moet je je verdiepen in het productieproces.
Er is op aarde zeer veel meer kerosine uit aardolie als synthetische. Je kunt zwavelvrije kerosine kopen, maar niet in hoeveelheden die zoden aan de dijk zetten. Vooralsnog gaat het bij toepassingen meer om pilots en symbolische handelingen. Die kunnen echter waardevol zijn, mits goed overdacht.

De ontzwaveling van kerosine zou jaarlijks vele duizenden mensen een vroegtijdige dood besparen.

Voor de volledige tekst, die ik hierover voor Milieudefensie en de BMF gemaakt heb, lees meer Continue reading Kun je zwavelvrije kerosine kopen?