Alternatív üzemanyagok és a karbonsemleges repülés víziója I. rész


Alternatív üzemanyagok és a karbonsemleges repülés víziója I. rész
Olvasási idő: 6 perc

Eddig kevés hivatalosság és klíma-guru tette fel a kérdést: miért nem váltanak zöldre a repülésben?

Pedig a kérdés adja magát, hiszen vannak alternatívák szép számmal, amelyek figyelemreméltóak. Az első alapvető kérdés, ilyen alternatív üzemanyagok állíthatók a karbonsemleges repülés szolgálatába? A repülés az emberiség egyik ősrégi vágyát váltotta valóra. Különösen akkor, amikor a múlt század derekától, szélesebb körben jöttek létre a menetrendszerű légi járatok. Mivel a léghajók és zeppelinek utóbb zsákutcának bizonyultak, az utasszállító repülők monopolhelyzetbe kerültek. Ezt a pozíciójukat pedig még sokáig tartani is fogják, hiszen amellett, hogy repülőgéppel utazni – egyéb transzportációs eszközökhöz képest kevesebb számú statisztikák szerint – nem csak biztonságos, de igen gyors is. Órák alatt érhetjük el távoli földrészeken lévő nyaralásunk célországát vagy fél nap alatt kontinenseket válthatunk.

1 milliárd utaskilométerre eső halálozás adatai
1 milliárd utaskilométerre eső halálozás adatai. A polgári repülők 9,9 mrd km-t teljesítenek halálos baleset nélkül. Forrás: Eurostat 2014.

Természetesen ez azzal jár, hogy a repülőgépeknek időnként meg kell állni tankolni. Mert ugyan a szerkezetet a szárnyak alatt és felett képződő légtömegek eltérő sűrűsége tartja fent a levegőben, a motorral mozgatott rotor repíti azt A-ból B-be. Ezek a motorok pedig – csakúgy, mint minden egyéb közlekedési eszköz–, a működéshez üzemanyagot használnak fel. De a technológiai fejlődés ezt a szektort sem kerüli el. Hasonlóan az autókhoz, itt is folyamatosan állnak üzembe az egyre kevesebbet fogyasztó légi járművek. Ugyanakkor manapság, ahogy az autóipar egy egészen új paradigmára, az elektromosságra kezd el átállni, ez a repülésről még nem mondható el.

Ennek oka leginkább az, hogy az autósok kifejezetten keresik az újdonságot, személyes és pénztárcabarát okokból!

Az autó státuszszimbólum, az egyik legkorábbi saját személyes tulajdona az embernek. Ennek megfelelően az állam nem csak dotálja, de bőkezűen méri az infrastrukturális beruházásokat is. Ezzel szemben egy repülőgépet nem birtokolnak tömegesen. Használata ebből a szempontból olyan korlátos, mint a kötöttpályás közlekedési eszközöké. Amivel a repülés terjedni tud, az paradox módon a még több szennyezés. Egy légitársaságnak egyre több utast (vagy kevesebb VIP vendéget) kell fuvaroznia, egyre olcsóbban, egyre többször. Ez az elmúlt évtizedekben tökéletesen bejött!

A világ nagy területein béke honolt és a légi utakat összehangolták. Egyik ország sem alkalmazott szankciókat, ami a légifolyosókat illeti, hiszen a küldő és a fogadó ország is profitált ebből! Még a múltszázad végén megjelentek az úgynevezett diszkont vagy fapados légitársaságok, amelyek forgalmas repülőcsomópontokat kötöttek össze regionális repülőterekkel, bekapcsolva azokat is a vérkeringésbe. Ahogy a Pullmann-kocsik szolíd luxusát, a repülés elitista kultúráját is megtörték a 2000-es évek elején robbanásszerűen befolyást szerző fapadosok. A költségeket radikálisan megvágták, több ülőhelyet rendeztek be és több járatot is indítottak a forgalmas helyekre.

Diszkont légitársaságok márkatérképe.
Diszkont légitársaságok márkatérképe. Amerikában az első helyen a Southwest Airlines (70-es évek), Európában a Ryanair (90-es évek) áll. Forrás: United Airlines Blog

Ennek következtében nem csak az egységnyi utaskilométerre számított jegyár csökkent, hanem a kombinált utak is kedvezményesekké váltak!

Retúrok és napszaknak megfelelő akciók vonzották a levegőbe azon egyszerű emberek tömegét, akik eddig külföldre vagy messzi országrészekbe csak évente legfeljebb egyszer, de akkor is vonattal vagy busszal utaztak, szervezett kirándulás keretében. Ezzel véglegesen és visszafordíthatatlanul demokratizálódott a repülés, amely többé már nem a gazdagok és az utazó ügynökök kiváltsága volt! Viszont a légitársaságok a bevételt a forgalom és a járat kihasználtságának növelésével gyarapították, az üzemanyagok pedig maradtak a hagyományosak. Egy-egy géptípus üzemideje megnőtt, hiszen mindenki a lehető legtöbbet akarta kisajtolni az igásló Boeing 747-esekből, Tu-144-esekből és Airbus A300-asokból. A karbantartók és üzemmérnökök egyre csak növelték a még biztonságosan lerepülhető órák számát, a légi felügyeletek csendes asszisztálása mellett.

Így történhet meg, hogy egy-egy géptípus majdhogynem ugyanannyi időt tölt el az emberek és a cég szolgálatában, mint egyes dízel-mozdonyok Magyarországon. Évtizedeket. Ez eleve gátolja a váltás belátható időn belüli megtörténtét. Ráadásul egy adott iparágban csak a drágaság lenne képes magával hozni azt a kényszerítő erőt, amit innovációnak nevezhetünk. Ez utóbbiban pedig bővelkedik a repülés története: nem csak furábbnál furább szerkezetek, de alternatív üzemanyagok kísérlete is előfordult már. Utóbb pedig a karbonsemlegesség irányába történt lépések is megsokasodtak.

Csakhogy ezeknek az első fecskéknek támaszték kell, különben aláhullanak!

A jelentős zajterhelés mellett, minden repülő, fosszilis üzemanyagot használ fel. Ezzel szén-dioxidot, vizet és egyéb káros anyagokat bocsát ki melléktermékként. A tökéletlen égés miatt megmaradó széndioxidok, szénmonoxidok és nitrogénoxidok belélegezve, irritálják a légutak nyálkahártyáját. Ebben az esetben a csillósejtek nem bírják a kosz befogását és az öntisztítási folyamatot akadályozzák. Leromlik az immunrendszer, akut gyulladás és vizenyő is kialakulhat. A légzőszervi károsodás sok esetben válthat ki asztmát, hörghurutot; pokollá teheti a dohányosok amúgy sem túl rózsás légzőszervi helyzetét!

Bár nagyon kis mértékben, de a szén-monoxid is jelen van. Itt csakúgy, mint a hevenyészetten installált kemencéknél, ahol a kéményből áramlik csendben a lassú halál – a hemoglobinhoz jobban tapadó szén-monoxidot diffundálja a vörösvértest, az életünkhöz nélkülözhetetlen oxigén helyett! Természetesen meg kell jegyeznünk, hogy ez leginkább csak a repülőtér és közvetlen körzetében okoz komoly problémát. Akkor sem mindegy, hogy adott gép le- vagy felszáll, gurul (a legnagyobb szennyezés ekkor van) vagy siklik. A repülés externáliái a globális klímaváltozás tekintetében aggasztóak és vonatkoznak mindenkire!

A légiközlekedés CO2 emissziójának változása
A légiközlekedés CO2 emissziójának változása (piros vonal) és részesedése az összes szennyezésből (kék vonal). Forrás: Our World in Data

A repülés a globális felmelegedést egyrészről a magas szén-dioxid kibocsátással segíti elő. 1 kg kerozin elégetésével – ceteris paribus átlagosan – 1,25 kg víz keletkezik, ami a légiközlekedés átlagos magasságában, 8-12 000 méteren megfagy. Ez a vékony, de kiterjedt jégréteg, a már jól ismert üvegházhatásként működik. Manapság több százmilliónyi tonna ilyen vizet termelnek a gépek, cirruszfelhőket létrehozva. Ha ez még nem lenne elég, az ózonréteghez közel, a szintén repülők által kibocsátott nitrogén-oxid, kémiai reakciók révén, bontja az ózont. Bár az ózon paradox módon a külső behatások okán újul meg legfőképp, egy kritikus értéket meghaladva, a regeneráció degenerációvá alakul. Ekkor elővehetjük a poszt-apokaliptikus forgatókönyveket és atombunkerekben próbálhatjuk átvészelni Mad Max-es világunk viszontagságait!

Ha nem is rohanunk ennyire előre, köznapi tapasztalat, hogy például a pandémia mennyire visszavetette a forgalmat!

A személyszállítás visszaesése
A személyszállítás visszaesése nemzetközi krízisek alatt. A piros nyilakkal jelölt krízisek esetében, a légtér-stoppok ellenére sem esett vissza annyira a légiközlekedés volumene, mint a pandémia alatt. Forrás: International Civil Aviation Organization

Ez ideig-óráig így is lesz. A veszély és a korlátozások elmúltával azonban a légiközlekedés új erőre fog kapni. Hiába csődöltek be sokan, elég tőkével bíró cégek felvásárolták ezeket, de legalábbis a gépparkokat. A „mindig van egy nagyobb hal” elve itt sem működik másképpen! Továbbá nem szabad elfeledkeznünk a teherszállítás fokozódó erősödéséről sem, amely növekedésben nem marad el a személyszállítástól, sőt elenyésző visszaesést könyvelhetett el a COVID-19 miatti lezárásokkor a világkereskedelemben. Sajátságos, hogy a megmentő vakcinák megérkezésének szimbóluma éppen az a sajtófotó, ahogyan a targonca kiemeli a raklapnyi oltóanyagot egy katonai szürke C-17-es Globemaster gyomrából.

Mindezért azonban nem lenne ildomos egy nagyszerű találmányt, a repülőgépet hibáztatni! Még akkor sem, ha károsanyag-kibocsátásban – úgy is, ha minden féle-fajta kibocsátást is egybeszámolunk – az Egyesült Államok légi és haditengerészeti fegyverneme, komplett országcsoportokat előz meg. Csak 2017-ben, az egész USA Hadsereg 269 230 hordónyi olajat fogyasztott el. 1 hordó 159 liter. Témánk szempontjából ez az jelenti, hogy az egész hadigépezet 25 000 kilotonna szén-dioxidot termelt. Az öt fegyvernemből, a légierő 13 000 kilotonnával, a haditengerészet 7800-al részesedik. Ezzel a USA hadserege, körülbelül 140 további országot utasít maga mögé, a károsanyag-kibocsátást tekintve.

Mindezeket a grafikonokat és listákat elnézve, felmerül a kérdés, miért használunk kerozint még mindig; mi helyett és meddig?

A Föld országainak gazdasága – kis leegyszerűsítéssel – a kőolajra, erre az alapvető szén-hidrogénre épül. A kőolaj számos szén-hidrogén molekula elegye. Bányászat után az olaj a finomítókba kerül, ahol lepárlás következik. Lepárláskor a különféle frakciókat szétválasztják, így meghatározott hosszúságú szénlánc jön létre, a párolgás hőmérséklete alapján. A benzin alacsony forrásponton párologtatott üzemanyag; pentán, hexán (C6H14) és heptánból (C7H14) álló, nyíltláncú, telített szénhidrogén. A benzin, mint olyan gyűjtőfogalom, ide soroljuk a seb- és lakkbenzint, valamint a motorbenzint, amely egyéb vegyületekkel keverve használható a motorokban és gépkocsikban.

A petróleum már hosszabb molekulákból álló párlat, forráspontját tekintve a benzin után és a gázolaj (dízelolaj) előtt helyezkedik el, 180-270 Celsius-fok között. Neve a kőolaj latin megfelelőjéből ered, az ,,oleum petrae”-ből. Színe halványsárga, szaga jellegzetes, szúrósan markáns. Ezt a petróleumot nevezik Észak-Amerikában, Ausztráliában és Új-Zélandon kerozinnak. A kifejezés a repüléssel terjedt el és tért vissza Magyarországra is. Érdekesség, hogy Nagy-Britannia és volt gyarmatainak, nemzetközössége erre a paraffin szót használja, ami hazánkban másfajta termékkör megjelölésére, általában a paraffin viasz megnevezésére szolgál.

A kerozin vagy petróleum a XIX. század utolsó harmadában terjedt el.

Főleg világításra, később orvosi és fűtőolajként használták. Ekkora már hajtottak vele kisebb mezőgazdasági gépeket, traktorokat. Karrierjét azonban a műanyaggyártásban és az izzófejes motorok, gázturbinás repülőgépek meghajtásában tetőzte be. A jelenleg használatos repülőgépek hajtóművei szinte kivétel nélkül, olyan szénhidrogén alapú, folyékony üzemanyaggal működnek, amelyek fűtőértéke 42 000-44 600 kJ/kg. Ez az a hőmennyiség, ami kinyerhető 1 kg üzemanyagból. Kisebb, ma már leáldozott csillagú, dugattyús motorok esetében ez a repülőbenzin, gázturbinás hajtóműveknél a kerozin. A dízelolaj a másik véglet, ezért mind a dízelmotor, mind a dízelolaj nem használatos a felhők fölött.

Egyértelmű, hogy a sugárhajtás túlszárnyalja a dugattyús elrendezésű motort. Gyorsabb, biztonságosabb üzemeltetést tesz lehetővé. Ami magát a kerozint indokolja, az az alacsony fagyáspont, ami a repülési magasság határát tolja ki; magasabb lobbanáspont, ami egyúttal magasabb oktánszámot is jelent. Ez utóbbi az igazi ok a kerozin használatára: nagyobb teljesítményleadására lesz képes a motor. Ez az a tulajdonság, amely szerint műszakilag nézve megmondható, hogy milyen üzemanyag, milyen motorhoz, járműhöz ,,való”! Ezenkívül alacsonyabb viszkozitású, ,,folyékonyabb” tulajdonságú a kerozin, így a hajtómű belső csatornáit nem tömíti el. Ez utóbbi kombinálva a fagyásponttal, hosszú életet jelent a hajtómű számára!

Arról nem is beszélve, hogy számos helyen a világban olcsóbb alternatíva, különösen most, a pandémia alatt!

Airbus tankolás. Mintha a saját kocsinkat töltenénk tele! Forrás: Airbus

Továbbá a légi közlekedésben, mind a katonai, mind a polgári repülést tekintve, szükségessé válik, az üzemanyagok előállításának, tárolásának, kezelésének és szállításának szabványosítása. Csakúgy, mint az őrzés, feltöltés és leszívás. Mindezekre nemzetközi, szigorú szabványok léteznek. Így érik el azt, hogy a repülés teljesen szabványos, egymással ekvivalens üzemű legyen, lehetővé téve globális járatok üzemelését. Sőt, a légi utántöltéssel már nagyon kicsi a nyomás, hogy a kerozint, bizonyos külső nehézségek miatt cseréljék le.

Így, ha a műszaki értelmiség feltalál valamilyen alternatívát az üzemanyagok terén, egy roppant mamutot kellene lecserélnie, azonnal és mindenhol. Azért a karbonsemleges repülés víziójáról nem kell lemondani, mert a fentiek korlátokat is jelentenek, ami megfelelő stratégiával, alapját is képezheti a megújhodásnak! Erről, és az alternatívákról a következő cikkünkben számolunk be, a II. részben.

Forrás:

monroeaerospace.com
ijet.aero
rix.co.uk
petrobras.com



Previous A kozmikus sugarak rejtélye
Next A bölcsességfogak problémái

No Comment

Leave a reply

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöltük