Høytflyvende klimasatsing

Boeings nye 787 som kommer neste år, vil bruke 20 prosent mindre drivstoff per setekilometer enn dagens fly. Det blir også mer støysvakt. Illustrasjon: Boeing/Samferdsel.

AV ARE WORMNES
På konferansen Flyoperativt Forum 24. og 25. april var mye av dag én viet luftfarten og miljøet. Vi står foran en periode med enorm forventet vekst i antall flybevegelser og antall reisende, man ser for seg en tredobling frem mot 2020. For å klare å håndtere denne veksten, må fremfor alt lufttrafikktjenesten og flyplassene effektiviseres. ACARE (Advisory Council for Aeronautics Research in Europe) fikk i 2001 utarbeidet en visjon for 2020. Den understreker meget klart at det ikke er enkle oppgaver som venter. Fokus har endret seg over tid:

”For en generasjon siden var ”høyere, lengre, raskere” imperativene for enhver visjon for luftfartens fremtid. Nå er det ”billigere, sikrere, renere og stillere” det dreier seg om, mål som reflekterer behovet for å kombinere kostnadseffektivitet med et kompromissløst fokus på sikkerhet og miljø.” påpekes det i visjonsrapporten.

I dette ligger det mange utfordringer for alle aktørene i bransjen, ikke minst stilles det store krav til effektivisering av lufttrafikktjenesten og flyplassdriften. Men flykonstruktørene må også yte sitt gjennom forskning og teknologisk utvikling (FoT). ACARE-visjonen beskriver målene for 2020 slik:

• ”Billigere”
- Punktlighet: 99 % av alle flyvninger ankommer og går innenfor 15 minutters avvik fra rutetabellen.
- Tidsforbruk på flyplassen: Ikke mer enn 15 minutter for kort- og mellomdistanseflyvninger, og ikke mer enn 30 minutter for langdistanseflyvninger.
- Reisekostnadene er blitt kontinuerlig redusert ved hjelp av massive kutt i driftskostnader.
- De reisende har samme valgmuligheter som på andre transportmidler, så som benplass, fleksibelt setevalg og kontorfasiliteter med det siste innen kommunikasjonsteknologi.
- Varetransport med fly har vunnet markedsandeler (målt i verdi) fordi flyets konkurransekraft er styrket og fordi det er kommet på plass et sømløst, intermodalt transportsystem.

• ”Sikrere”
- Antall flyulykker skal være redusert til en femtedel av gjennomsnittet for de globale aktørene i dag.
- Mulighetene for menneskelige feil skal være dramatisk redusert.
- Strengere standarder for trening av dem som skal drifte og vedlikeholde fly og for personell i lufttrafikktjenesten, skal være på plass.

• ”Renere og stillere”
- Flyindustrien har tatt ansvar for å redusere lufttrafikkens globale miljøpåvirkning.
- Opplevd støy fra fly er redusert til halvparten av dagens gjennomsnittsnivå.
- Flystøyplagene er eliminert utenfor flyplassenes influensområder både dag og natt ved bruk av mer støysvake fly, bedre arealplanlegging og -utnyttelse i områdene rundt flyplassene og ved hjelp av systematisk bruk av støyreduserende prosedyrer for innflyvning og takeoff.
- CO2-utslippene er redusert med 50 % per personkilometer (dvs en halvering av drivstofforbruket per setekilometer i nye fly) og NOx-utslippene er redusert med 80 %.

• Den europeiske luttrafikktjenesten.
- Lufttrafikktjenesten i Europa må kunne håndtere 16 millioner flyvninger i året basert på 24-timers drift av flyplassene og en mer fleksibel og effektiv utnyttelse av luftrommet.
- Luftkontrollsystemet er i all hovedsak basert på et sivilt, globalt satellittsystem.
- Lufttransporten er integrert i et multimodalt transportsystem.

For å nå disse målene, arbeides det i dag på mange plan. Det synes blant annet klart at EU vil innlemme luftfarten i kvotehandelsregimet for klimaskadelige utslipp fra 2011-2012, og det arbeides kontinuerlig med å effektivisere flyplassdriften, lufttrafikktjenesten og utnyttelsen av luftrommet. Men hva fly- og motorprodusentene gjør, har vært lite kjent utenfor ”de innviddes rekker”.

Teknologiutvikling
Teknisk direktør i Europa for Boeing Commercial Airplanes, nordmannen Thor G. Johansen, presenterte på konferansen hva Boeing gjør for å redusere miljø- og støyplagene fra fremtidens fly.

Han minnet innledningsvis om at det har skjedd en formidabel forbedring på disse områdene i løpet av siste halvdel av 1900-tallet, etter at de første jetpassasjerflyene kom på vingene på midten av 1950 tallet; drivstofforbruket per setekilometer er for eksempel redusert med 70 %, og støynivået fra flyene er redusert med en tredjedel.

I dag står flytrafikken for rundt 1,5 prosent av de globale utslippene av fossilt CO2 (ifølge EU-kommisjonens data fra 2006), men utslippene er raskt økende som følge av den enorme veksten i flytrafikken. Det er derfor viktig, også for flyfabrikkene, å møte denne utviklingen. Det gjøres på flere måter:

- Man må se på flyet i et livsløpsperspektiv som omfatter hele kjeden fra design til skroting, via produksjon og drift. Forskning og utvikling er helt avgjørende for å finne frem til bedre og mindre miljøbelastende løsninger i alle disse fasene, understreket Johansen og viste til at Boeing i produksjonen har oppnådd følgende i løpet av perioden 1999-2005: 23 % mindre farlig avfall, 24 % mindre arealforbruk, 41 % redusert fabrikkstørrelse og 52 % mindre energiforbruk.

Johansen mener det er helt nødvendig å basere klimaregnestykkene på livsløpsanalyser for å kunne få riktige sammenligninger, men her svikter det mye, hevder han.

Når det gjelder måten flyene designes og konstrueres på, er det mye å hente – ikke minst på vekt. Nå tar lette, sterke komposittmaterialer vegen over fra romfart til luftfart – i det nye langdistanseflyet Boeing 787 som kommer neste år, er det brukt 50 prosent kompositter som åpner for nye måter å designe flykropp og vinger på, flyet blir lettere med en bedre aerodynamikk.

- Dette flyet får blant annet en ny, avansert vingedesign, nye, mer energieffektive motorer, nyskapende systemteknologi hvor elektrisitet overtar for hydraulikk i driften av systemene samt, som nevnt, en utstrakt bruk av kompositter i flyets struktur. Alt dette resulterer i 20 prosent lavere forbruk, men også vesentlig mindre støy, forklarer Johansen.

Men han understreker at dersom ACARE-målene skal kunne nås, må også lufttrafikktjenesten forbedres vesentlig – blant annet gjennom nye, mer direkte og miljøvennlige innflyvningsprosedyrer.

- Det er store gevinster å hente gjennom bedre lufttrafikkkontroll, i dag sløses det bort 500 000 flytimer i året på grunn av venting og lite gunstige innflyvningsprosedyrer, påpekte Johansen.

Alternative drivstoffer er heller ikke noen fremmed tanke for flyindustrien. Johansen kunne fortelle at Boeing blant annet er involvert et prosjekt i Madrid som tar for seg hvordan hydrogen og brenselceller eventuelt kan benyttes i fly.

- Dette er nok fremtidsmusikk, men det er også andre muligheter. Blant annet finnes det helsyntetisk flydrivstoff helt uten karbon, og det vil være fullt mulig å lage flydrivstoff som en blanding av biologisk og fossilt drivstoff. Det er et stort, spennende og lovende potensial her – og det skjer mye, sa Johansen.

Ny motorteknologi
De to største produsentene av flymotorer, Rolls-Royce og General Electric, presenterte også hva disse selskapene gjør for å bedre ytelser og redusere forbruk og støy. Jerry Goodwin fra Rolls-Royce Advanced Projects, Civil Aerospace, understreket at ACARE-målene kun kan oppnås gjennom et samspill mellom de ulike aktørene i luftfarten.

- Målene representerer en voldsom utfordring for alle involverte. 50 % mindre støy og CO2-utslipp og 80 % mindre utslipp av NOx vil innebære en fordobling i forhold til historiske data for forbedringer på disse områdene. Slik vi ser det, vil bare 20 prosent kunne oppnås gjennom motorforbedringer, sa Goodwin (figur 1). 

Figur 1: ACARE-målene for reduserte utslipp kan bare oppnås gjennom et samspill av virkemidler

Først og fremst ligger utfordringen i å øke motorenes yteevne samtidig som forbruket reduseres. Nøkkelen ligger i termisk virkningsgrad, og i forhold til dagens motorteknologi er det et teoretisk potensial for ytterligere 30 prosent reduksjon.

- En rekke nye teknologier vil bli tilført eksisterende motorteknologi, blant annet vil vi få en overgang fra hydrauliske til mer elektriske styringselementer, og vi vil kunne få helt ”nye” motorløsninger, for eksempel med åpne rotorer. Slike er blitt testet tidligere, og vi tror moderne utgaver av slike motorer både vil øke effekten og redusere forbruk og støy, sa Goodwin som følte seg trygg på at flyindustrien vil klare å leve opp til fremtidens miljøkrav.

Will Dodds støttet sin kollega i det meste av det han sa, men understreket at det er en kjempeutfordring å måtte møte nye, strengere krav i en tid hvor de teknologiske tremskrittene flater ut. Han mente nye, miljøvennlige drivstoffer vil måtte bidra vesentlig dersom luftfartens skadevirkninger på miljøet skal kunne reduseres.