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AGEAIR II: Vermessung der Gas- und Partikelschadstoffemissionen von Mantelstrom- und Helikoptertriebwerken sowie Abschätzung des Effektes vom Triebwerkverschleiss auf die Emissionsqualität

Auf einen Blick

Beschreibung

Alle Verbrennungsmotoren emittieren ein breites Spektrum an toxischen Emissionen. Einerseits enthält die gasförmige Fraktion hauptsächlich Stickoxide (NOx), Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe und Schwefeldioxid. Dank der ICAO-Vorschriften sind die NOx-Emissionen in den letzten Jahren erheblich zurückgegangen, insbesondere dank der Optimierung des Verbrennungsprozesses. Auf der anderen Seite haben sich die Eigenschaften der non-volatilen Feinstäuben (nvPM) deutlich verändert, da der mittlere aerodynamische Durchmesser von grossen Fraktionen (1-10 µm) auf eine ultrafeine Fraktion (< 100 nm) abnahm. Die derzeit etablierten Messprinzipien, die im ICAO-Anhang 16, Volume 2 geregelt sind, sind daher bei der Messung der nvPM zunehmend ungenügend. Zu diesem Zweck wurde gemeinsam mit der Empa und dem BAZL das Schweizerische Mobile Flugzeugtriebwerk-Emissionsmesssystem SMARTEMIS, ein neues, robustes nvPM- und Gasemissionsmesssystem in Industriequalität entwickelt. SMARTEMIS kann die Emissionen des nvPM in einem bisher kaum erreichten Ausmass quantifizieren. Damit konnte ein neuer nvPM-Zertifizierungsstandard definiert werden, der ab 2020 für alle Turbofan-Triebwerke mit Schub > 26,7 kN in Kraft treten wird. Für den kleineren Turbofans, alle Turboprop- und alle Turbowellentriebwerke gibt es jedoch noch keine strengere Regelung. Zudem ist das Abgasverhalten solcher Triebwerke noch weitgehend unbekannt. Auch die schädlichen Auswirkungen der Triebwerksverschlechterung auf die Abgaszusammensetzung sind noch nicht quantifiziert worden.
AGEAIR I und II möchte diese beiden Probleme angehen:
Im Rahmen des Projekts AGEAIR I (06/2016-03/2020) wurden mit Hilfe von SMARTEMIS erste Daten zur Quantifizierung der Auswirkungen der Triebwerksverschlechterung bei grossen Turbofan-Triebwerken (> 26,7 kN Schub) auf die Schadstoffemissionen gesammelt. Diese gemessenen Daten werden verwendet, um eine erste Version eines Triebwerksverschlechterungsmodells zu entwickeln, das Änderungen im Triebwerksabgas vorhersagt. Während AGEAIR II (01/2020-12/2022) werden wir das Modell mit weiteren Messungen validieren und mit der Bewertung der Abgaszusammensetzung von Turboprop- und Turbowellen-Triebwerken kleiner bis mittelgrosser Hubschrauber und Turboprop-Flugzeuge beginnen. Die Ergebnisse werden i) die Triebwerks-Emissionsdatensätze ergänzen, um ein umfassendes Inventar der Luftverkehrsemissionen zu erstellen, ii) eine Diskussionsgrundlage für zukünftige regulatorische Massnahmen für die Emissionen von Triebwerken kleiner Turbinen schaffen und iii) zum Verständnis der Verbrennungsprozesse von Kleintriebwerken beitragen.

Weiterführende Informationen