Propellerplan lösning för flyget?

Flyget är en av de snabbast växande globala klimatbovarna och alternativen är få. Kanske kan modern bränslecellsteknik tillsammans med gamla hederliga propellerplan vara en lösning. Idag går det mesta av den internationella flygtrafiken med jetplan på hög höjd. Vi kan snabbt och relativt billigt ta oss till de mest avlägsna resmålen. Resorna med flyg ökar kraftigt och är ett av de mest svårlösliga problemen om koldioxidutsläppen skall minskas. Jetmotorerna (gasturbiner) skapar nämligen en massa vattenånga vid förbränning, oavsett bränsle, och det anses att den vid hög höjd kan ge mycket mer klimatpåverkan än vattenånga som bildas vid förbränning på marknivå. Motorerna skapar också stora mängder skadliga kväveoxider. Dessutom så behövs bränslen med högt energiinnehåll per vikt och volym, som flygfotogen, för att kunna köra ett flygplan långa sträckor. Det kräver olja, eller stora mängder biobränslen. För att drastiskt minska miljöpåverkan av en flygtur, behövs troligen helt nya lösningar. En sådan kan vara bränsleceller och propellrar. Fuel Cells Bullentin skriver i sitt julinummer i år att stora flygplanstillverkaren Airbus har börjat utveckla bränsleceller för sina flygplan. Än så länge handlar det om att göra el för att styra klaffar och annat, som inte har med själva framdrivningen att göra. I samma nummer presenteras emellertid utveckling av en ny generation flygplan vid DLR German Aerospace Center i Tyskland, där för första gången ett helt bränslecellsdrivet flygplan – Antares DLR-H2 – kunnat lyfta. Bränsleceller omvandlar bränslen direkt till el, utan att använda en motor med rörliga delar. I fallet med Antares DLR-H2 så används vätgas. Att driva ett flygplan med el går inte att göra med jetmotorer, så istället används elmotorer och propellrar. Bränsleceller kan göras väldigt effektiva vilket minskar problemen med hur mycket bränsle som behöver tas med upp. Flygplanet bygger dessutom på en glidflygarmodell, vilket gör det ytterligare effektivare. Framdrivning med vätgas är miljömässigt bra eftersom vätgas kan göras av grön el, eller genom reaktioner drivna av koncentrerat solljus. Lagring är än så länge väldigt dyrt, men den kostnaden kan möjligen hanteras enklare i den redan ganska dyra flygplansindustrin, än i exempelvis bilar. Propellerplan, i synnerhet glidflygare, går inte lika fort som jetplan och det blir svårare att bygga stora flygplan som både går snabbt och tar mycket last. Det är sannolikt så att vi, åtminstone för en tid framöver, kommer se utrikesflygningar bli både dyrare och mer tidsödande, om vi skall minska koldioxidutsläpp och oljeberoende. Än så länge så är det bästa för miljön att helt enkelt undvika att flyga. Men positivt är att det ändå kan komma lösningar som gör att vi i framtiden kan flyga runt jorden och se andra kulturer, utan att förstöra det vi flyger över.

Ja, det är ur det perspektivet den här tekniken bör ses, som en möjliggörare för långa resor med minimal miljöpåverkan och inte en fullvärdig ersättare till det resurskrävande och utsläppsintensiva jetflyget som vi vant oss vid. De här planen (vi har liknande trådar om batteridrivna plan) lär inte kunna konkurrera map hastighet, pris och bekvämlighet på ett bra tag, om någonsin.

Sitter och jobbar med en uppsats som handlar om möjligheter till kostnadseffektiva utsläppsminskningar från flygtrafiken. Kollar bland annat upp den historiska utvecklingen av flygets energieffektivitet. De källor som vanligtvis citeras (bl.a. IPCCs flygrapport från 1999) visar att jetflygets bränsleanvändning per passagerarstols-kilometer har sjunkit med omkring 70% sedan det introduceras i stor skala kring 1960. Det mesta av förbättringen skedde innan 1970 med införandet av high-bypass motorer. Sedan dess har det inte hänt så värst mycket med den rent teknologiska effektiviteten. Däremot har det skett en del operativa förbättringar, framförallt så har fyllnadsgraden i passagerartrafiken ökat från kring 55% 1970 till 75% i dagsläget. Men häromdan stötte jag på en källa (se lank) som visar att de sista stora kommersiella passagerarplan som drevs med piston engines (sent 50-tal) var dubbelt sa bränsleeffektiva som de tidiga jetplanen, och i nivå med de jetplan som introducerats på senare år. Jetplanen hade fördelen av att de var snabbare och hade längre räckvidd. Dessutom var jetflygets bränsle något billigare, och bränslekostnaderna var oavsett väldigt låga på 60-talet. Jetplan är som mest effektiva på sträckor mellan 3000 och 6000 km, och relativt ineffektiva på kortare sträckor. Omkring hälften av allt flygbränsle går åt för flygningar som är kortare än 2500 km, en tredjedel på sträckor mellan 500 och 1500 km. För dessa kortare sträckor borde det finnas möjlighet att utveckla flygplan som är bränsleffektivare än jetplanen. Något lägre hastighet spelar heller inte någon större roll på så korta sträckor, i alla fall inte om man räknar in hela restiden från dörr till dörr, inklusive anslutningsresor och incheckning m.m. Dessutom finns det naturligtvis stora möjligheter att byta ut sådana korta flygresor mot exempelvis tåg. Oj. Det blev ett långt inlagg, utan prickar dessutom (nu är prickarna på plats..). Tror att jag behövde skriva av mig lite uppsatsfunderingar. Hoppas ni orkat läsa hela vägen.....

Mattias, jag läser alltid allt i alla dina inlägg! Du är helt prickfri...

Spännande läsning Mattias, jag ser fram emot uppsatsen!

Johan, jag instämmer i att de nya planen inte blir konkurrenskraftiga på egen hand på många år. Däremot kan samhället underlätta genom att t ex kräva av flygplatser att en viss del av landingarna sker med flygplan som inte släpper ut västhusgas. Det skulle vara samma som de förhandlingar som skett med bilindustrin. Det skulle pressa upp priserna på de snabbare, konventionella planen. Det skulle också öka konkurrenskraften hos tåg, färjor och bussar. Men först behövs det några fungerande plan som kan serietillverkas.

Jag fått en fråga rörande huruvida detta med låghastighetsflyg skulle innebära några problem ur flygledningssynpunkt. Tänkte att jag lika gärna kunde svara i tråden så alla kan ta del av mina åsikter, även om det nog kommer bli långt. Fartskillnader mella olika luftfartyg skapar störst problem i samband med start och landning. Detta eftersom man då vill hålla minsta tillåtna avstånd mellan flygplanen för att maximera kapaciteten. Detta förutsätter att flygplanen flyger med samma hastighet. Det finns dock redan idag ett relativt stort spann i hastighet, ca. mellan 70 och 160 kt, i inflygningsfart för olika flygplantyper. Generellt sett kan man säg att den lägre farten gäller för de lättaste(under 2000 kg) enmotoriga propellerflygplanen medan de högre farterna gäller för tunga flermotoriga långdistansflygplan (B747, B777, A340, A330 o.s.v.) då dessa är tungt lastade. Grovt förenklat kan man säga att det oftast går att flyga lite fortare än den rekommenderade inflygningsfarten, medan det under inga omständigheter är tillåtet att flyga långsammare. Följden av detta är att man vid stora flygplatser med mycket trafik ofta har som praxis att flygleda med inflygningsfarter i den övre delen av intervallet ovan, t.ex. på Arlanda är 160 kt fram tills 4 NM före landning praxis. Detta tillåter minimiavstånd mellan alla flygplan som kan acceptera denna farten, vilket utesluter de allra minsta enmotoriga flygplanen att landa på samma bana som de andra i rusningstid. (Finns en uppsjö av andra problem som förhindrar sådant också, t.ex. turbulens bakom stora flygplan m.m. m.m.) Värt att notera är att det ofta är de långsammare små flygplanen som är mest flexibla. Cessna Caravan är ett litet enmotorigt flygplan med max startvikt på runt 4000 kg som det flygs frakt med i Sverige. Detta klarar utan vidare att hänga med de ibland hundra gånger tyngre flygplanen under den slutliga inflygningen (mellan ca 12-4 NM före landning). Samma sak gäller för de små pendlarflygplanen Saab 340 och Jetstream 31/32, de kan med hålla farter upp mot kanske 200 kt under stora delar av den slutliga inflygningen om det krävs. Dessa flygplanen är lätta att hantera och ändra fart på eftersom de är relativt lätta. Samtidigt blir då inte landningsbanans längd heller lika kritisk. Sammanfattningsvis skulle man alltså med god grund kunna hävda att en homogen inflygningsfart är önskvärd då man vill maximera kapaciteten på flygplatsen och i flygledningssystemet. Men eftersom det redan idag finns ett stort spann i inflygningsfarter och det förefaller direkt orimligt att några nya flygplantyper skulle falla utanför detta spann, så tror jag inte att nya, mer långsamtgående flygplan, skulle skapa några större problem i det här avseendet. Vad det gäller en route, alltså sträckflygning, så kan man säga ungefär som så att det är så fint att ju snabbare flygplan flyger desto högre höjd flyger de på. Jag tänker inte gå in på varför, men att det är på detta sättet underlättar naturligtvis enormt för flygledarna. På sikt är dock målet för flygledningen "Free flight", d.v.s. det skall gå att flyga storcirkelnavigering (raka spåret) direkt till destinationen på/i mest effektiva höjd/fart. Detta är oerhört komplext, bara en sådan sak som väder och vind ställer till det en hel del. Vad det gäller diskussionen om kostnadseffektiva utsläpsminskningar så är ju turbo-prop, alltså turbinmotordrivna propellerflygplan, att föredra. T.ex. Dash 8-Q400, eller Saab 2000 är båda mycket snabba och bränsleeffektiva. Konceptet skulle mycket väl kunna utvecklas till att klara längre distanser och därmed kanske sänka bränsleförbrukningen med så mycket som 25%? Generaliserar man lite så är det dock tyvärr så att "Svensson" inte vill flyga "propellerflygplan", utan betalar gärna lite mer för jet. Ovan nämda flygplantyper har en marschfart på runt 300 kt, vilket jag dock tror är en förutsättning. Luftskepp t.ex. kanske inte går fortare än 50-60 kt, vilket faktiskt är ungefär vad det kan blåsa en liten bit upp i lufthavet. För att klara av vindar under långa sträckor och samtidigt kunna konkurrera med andra transportmedel så tror jag alltså att marschfarter under 250 kt aldrig kan bli aktuella.

Intressant läsning från ett proffs! Kan du ge en liten ordlista på vad kt och NM betyder?

nm = nautical miles (1.85 km) kt = knots (nm per timme) korrekt?

Helt korrekt Mattias, man blir så lätt fackidiot. NM är alltså nautiska mil, vilket är överlägset vid sjö- och luftfart då man kan åka i stort sett vart man vill. En nautisk mil är alltså en bågminut, vilket innebär följande: jorden är uppdelad i 360 grader kallade longituder (180 östliga och 180 västliga) och 180 grader kallade latituder (90 sydliga och 90 nordliga). Hälften så många latituder då dessa går runt jordklotet i cirklar prallella med ekvatorn, medan longituderna bara går från pol till pol som skalet på en apelsinklyfta. Graderna för longituderna bestäms av den vinkel som bildas med nollmerdianen genom Greenwich, medan graderna för latituderna bestäms av den vinkel som bildas med ekvatorplanet. Knöligt att förklara i ord, det här. Varje latitud är indelad i 60 minuter (sextiodelar) och varje minut i 60 sekunder, jmfr klockan. Detta används för positionsangivelser. En NM är definierad som 1852 m vilket motsvarar en sextiondel av skillnaden mellan två intilliggande longituder vid ekvatorn. Lat/long-systemet verkar till en början vara ett elände eftersom de flesta är vana vid vårt "vanliga" talsystem som har tiobas. Men lägger man ner en liten stund och räknar så inser man fördelarna. Det går t.ex. relativt lätt att bestämma kortaste avståndet mellan två godtyckliga lat/long-positioner. Vidare kan man enkelt beräkna exakt när solen går ner eller upp var som helst på jorden. O.s.v. Det finns dock saker som ställer till det. Olika kartreferenssystem, kartprojektioner, geoidytor, både tiondels och sextiondels decimaler på bågsekunder m.m. kan göra livet surt för vilken flyg/sjö-navigatör som helst. För det mesta så fungerar dock lat/long-systemet alldeles utmärkt. Farten knop blir då analog med km/h, d.v.s. NM/h. Är det något mer som det funderas över som rör flyg så fråga gärna, i en ny tråd då kanske, så får vi se om jag kan hjälpa till. Jag tänkte avrunda med att kommentera flygfarter ur ett miljöpersektiv. Varje flygplan har en fart för minsta motstånd. Vid denna fart har flygplanet bäst stigprestanda, men också bästa glidflygförmåga mätt i sträcka (NM) per höjdenhet (fot). Denna fart skiljer mellan olika flygplantyper, men också mellan lika dana flygplantyper eftersom den också bl.a. beror på aktuell vikt och flyghöjd. Det är denna fart man eftersträvar att använda vid gröna inflygningar, man vill alltså komma så långt möjligt framåt på den potentiella energi som utgörs av flygplanets höjd. Av diskussionen längre upp i tråden följer då att denna fart i praktiken blir omöjlig att använda i närheten av flygplatser då man vill maximera kapaciteten eftersom den är olika för alla inblandade flygplan.