Methodik zur Ökobilanzierung im Flugzeugvorentwurf

Abstract

In dieser Arbeit wird eine Methodik zur Ökobilanzierung im Flugzeugvorentwurf entwickelt. Mithilfe der Methodik kann die Umweltwirkung der entworfenen Flugzeuge bestimmt werden. Außerdem können treibende In- und Outputs, Prozesse, Lebenszyklusphasen, Wirkungskategorien und Entwurfsparameter für die Umweltwirkung von Flugzeugen ermittelt werden. Ein Turbopropflugzeug dient als Anwendungsbeispiel für die Methodik. Dieses wird für minimale Umweltwirkung optimiert und die Ergebnisse werden mit denen eines Referenzflugzeugs verglichen. Zusätzlich wird die Methodik auf zukünftige Flugzeugkonzepte angewandt und auch deren Umweltwirkung mit der des Referenzflugzeugs verglichen. Die Untersuchungen für das Turbopropflugzeug zeigen, dass grundsätzlich ein hohes Potential zur Reduzierung der Umweltwirkung vorhanden ist. Die Verringerung des Kraftstoffverbrauchs und die Anpassung der Flughöhe stellen hierbei entscheidende Kriterien dar. Bei den untersuchten zukünftigen Flugzeugkonzepten verlagert sich die Umweltwirkung tendenziell vom Flug auf die Herstellung des jeweiligen Energieträgers. Die erforderliche elektrische Energie sollte hierbei zu einem möglichst hohen Anteil aus erneuerbaren Energien bereitgestellt werden, um eine möglichst geringe Umweltwirkung erreichen zu können. Durch Integration der entwickelten Ökobilanz-Methodik in den Flugzeugvorentwurf wird es möglich, die zukünftigen Umweltauswirkungen von Flugzeugen im frühen Entwurfsprozess zu erfassen und gezielt zu beeinflussen.

In this thesis, a methodology for life cycle assessment in conceptual aircraft design is being developed. Using this methodology, the environmental impact of the designed aircraft can be calculated. Additionally, the driving in- and outputs, processes, life cycle phases, impact categories and design parameters for the environmental impact of aircraft can be identified. A turboprop aircraft serves as application example for the methodology. It is being optimized for minimum environmental impact and the results are being compared to those of a reference aircraft. Additionally, the methodology is applied to future aircraft concepts, and their environmental impact is compared to that of the reference aircraft as well. The investigation of the turboprop aircraft shows that there is generally a high potential for reducing environmental impact. The reduction of fuel consumption and an adaptation of flight altitude are identified as decisive factors. The environmental impact of the investigated future concepts is tending to shift from flight to the production of the respective energy sources. In the production process, the share of electric energy from renewable energy sources should be as high as possible to achieve minimum environmental impact. The integration of a life cycle assessment methodology into conceptual aircraft design allows to analyze and influence the environmental impact of future aircraft early in the design process.