Site Loader
Get a Quote
Rock Street, San Francisco

Jämtland Gymnasium WargentinTeknikprogrammet
Gymnasiearbete 100p
2018-04-19
-57152150745ALTERNATIVA FLYGPLANSBRÄNSLEN
Miljövänliga bränslealternativ till dagens flygplan
Författare: Jonas Blixt
Klass:Te15b
Handledare: Carl-Göran Westlin

SammanfattningDenna rapport undersöker de olika miljövänliga alternativa flygplansbränslena Etanol, Biodiesel, Vätgas och Alger, för att ta reda på vilket av dem som skulle bäst ersätta dagens flygplansbränsle Jet A1. För att göra detta har alternativen ställts under ett antal olika krav de måste möta. De har även jämförts mot Jet A1 för att undersöka skillnader och möjligheter. På så sätt har alternativen rangordnats efter potential och förmåga att ersätta Jet A1.
Denna undersökningen har gjorts för att bidra till att rädda klimatet genom att minska koldioxidutsläppen, via hållbara flygplansbränslen. Koldioxidutsläppen bidrar till den globala uppvärmningen, som har mängder av katastrofala konsekvenser.

We Will Write a Custom Essay Specifically
For You For Only $13.90/page!


order now

Informationen som använts i rapporten är tagen från olika källor i form av artiklar, magasin, och liknande studier som denna.
Resultatet visar att Alger är det bästa alternativet utifrån de kriterier som undersökningen utgått ifrån, följt av Biodiesel, Etanol och till sist Vätgas. Resultatet går dock inte att se på som faktum då undersökningen saknar fullständig, bekräftad information. Diskussionen hänvisar till olika felkällor och komplikationer som förhindrar rapporten att utse en definitiv vinnare.

Abstract
This report examines the different sustainable alternative jet fuels Ethanol, Biodiesel, Hydrogen gas and Algae, to figure out which one would best replace the currently used jet fuel Jet A1. To do this, the alternative fuels have been faced with a set of different requirements they must meet. They have also been set side by side with Jet A1 to examine the differences and possibilities. That way, the alternative fuels have been ranked by potential and ability to replace Jet A1.

This examination has been done to contribute to saving the climate by reducing carbon dioxide emissions, through sustainable jet fuels. The carbon dioxide emissions contribute to global warming, which is followed by a large amount of catastrophic consequences.
The information used in this report is taken from different sources in the form of articles, magazines, and similar studies to this one.
The results show that Algae is the best alternative, based on the criteria this examination is based on, followed by Biodiesel, Ethanol and lastly Hydrogen gas. The results however can not be regarded as fact, as the examination lacks complete and confirmed information. The discussion part refers to different error sources and complications which prevents the report of declaring a definitive winner.

Innehållsförteckning TOC o “1-3” h z u
1. Inledning PAGEREF _Toc511863842 h 11.1 Syfte PAGEREF _Toc511863843 h 11.2 Frågeställning PAGEREF _Toc511863844 h 11.3 Incitament PAGEREF _Toc511863845 h 11.4 Bakgrund PAGEREF _Toc511863846 h 22. Metod PAGEREF _Toc511863847 h 32.1 Avgränsningar PAGEREF _Toc511863848 h 33. Krav PAGEREF _Toc511863849 h 43.1 Jet A1 PAGEREF _Toc511863850 h 53.2 Kriterier PAGEREF _Toc511863851 h 63.2.1 Energitäthet PAGEREF _Toc511863852 h 63.2.2 Densitet PAGEREF _Toc511863853 h 63.2.3 Kompabilitet PAGEREF _Toc511863854 h 63.2.4 Tillverkning PAGEREF _Toc511863855 h 73.2.5 Fryspunkt PAGEREF _Toc511863856 h 73.2.6 Flampunkt PAGEREF _Toc511863857 h 73.2.7 CO2-utsläpp PAGEREF _Toc511863858 h 74. Alternativa Flygplansbränslen PAGEREF _Toc511863859 h 84.1 Etanol PAGEREF _Toc511863860 h 84.2 Biodiesel PAGEREF _Toc511863861 h 94.3 Alger PAGEREF _Toc511863862 h 104.4 Vätgas PAGEREF _Toc511863863 h 115. Jämförelse PAGEREF _Toc511863864 h 125.1 Tabell PAGEREF _Toc511863865 h 125.2 Jämförelseanalys mot Jet A1 PAGEREF _Toc511863866 h 135.2.1 Etanol – Jet A1 PAGEREF _Toc511863867 h 135.2.2 Biodiesel – Jet A1 PAGEREF _Toc511863868 h 135.2.3 Vätgas – Jet A1 PAGEREF _Toc511863869 h 145.2.4 Alger – Jet A1 PAGEREF _Toc511863870 h 156. Resultat PAGEREF _Toc511863871 h 166.1 Alger PAGEREF _Toc511863872 h 166.2 Biodiesel PAGEREF _Toc511863873 h 166.3 Etanol PAGEREF _Toc511863874 h 166.4 Vätgas PAGEREF _Toc511863875 h 167. Diskussion PAGEREF _Toc511863876 h 178. Referenser PAGEREF _Toc511863877 h 18
1. InledningFlygindustrin är en konstant expanderande marknad då allt fler människor börjar flyga för varje år som går. Industrin drivs av traditionell tillgång och efterfrågan, så när efterfrågan stiger, eftersom fler människor flyger, måste även tillgångarna växa. Tillgångarna inkluderar bl.a. mängden flygplan och antalet flygturer. För att kunna bemöta efterfrågan med fler flyg, behövs betydligt mer bränsle. Problemet med bränsletillförseln i industrin är att modernt flygplansbränsle som används idag är fossilbaserat och släpper ut alldeles för mycket koldioxid, vilket hotar miljön. Fossila bränslen håller dessutom på att ta slut och blir därför dyrare, alltså kommer ett nytt alternativ behövas oavsett miljöfrågan.

Denna rapport undersöker vilka miljövänliga alternativa flygplansbränslen som har potential för att kunna ersätta fossila bränslen i framtiden, med syftet att bidra till att rädda miljön genom att utveckla flygindustrin. För att bestämma de bäst lämpade bränslealternativen behöver även kraven de nya bränslealternativen måste uppfylla undersökas och förklaras.

1.1 SyfteSyftet med rapporten är att undersöka, analysera och jämföra olika alternativa flygplansbränslen för att ge en överblick över vilka bränslen som bäst uppfyller de miljömedvetna kraven som dagens situation kräver.
Bränslealternativen ska både jämföras mot det nuvarande använda flygplansbränslet såväl som mot varandra. Arbetet görs med avsikten att minska utsläppen av främst koldioxid men samtidigt upprätthålla det moderna flygets prestanda.
1.2 Frågeställning
Vilket miljövänligt alternativt bör ersätta dagens flygplansbränsle?
1.3 IncitamentJag har under min tid på Teknikprogrammet läst kurser som handlat till stor del om just miljön och global navigering, jag tyckte att en kombination av de två ämnena tillsammans med ett personligt intresse av just flygplan och flygindustrin kunde resultera i ett relevant och spännande gymnasiearbete.
Rapporten är skriven på Teknikprogrammet vid Jämtland Gymnasium, Wargentinskolan i Östersund.

1.4 BakgrundFlygbranschen utsätts för hård konkurrens och prispress som medför ständiga krav på effektiviseringar. Flygindustrin har blivit en enorm tillväxtbransch som resultat av ett ökat välstånd i samhället, tillsammans med att prissättningen för flygturer har minskat till mycket attraktiva priser. Mellan år 1980 och 2015 ska industrin ha växt i genomsnitt med 5,8% årligen. Den globala tillväxten förväntas ligga på omkring 5% de kommande 20 åren.

CITATION SASGroup_2014_2015 l 1053 (SASGroup, 2014/2015)En del gaser i jordens atmosfär har förmågan att släppa igenom solens strålar och samtidigt absorbera den värmestrålning som avges av jorden, detta kallas ofta växthuseffekten. Växthuseffekten är ett naturligt fenomen som tillåter att jordens medeltemperatur är plus 15 grader, istället för minus 18 grader, vilket jordens medeltemperatur hade varit ifall atmosfären ej kunde bibehålla värmen. När människan ökar utsläppen av dessa gaser, genom att t.ex. flyga, förstörs atmosfärens naturliga egenskap att balansera strålning.CITATION Anna_2017 l 1053 (Lejestrand, 2017)Globalt står flyget för ungefär fyra procent av alla klimatpåverkande utsläpp. I Sverige utgör flygresor en tiondel av våra totala utsläpp. Ofta talas det om lägre siffror, då har man dock endast räknat på koldioxid och inte på utsläppen av vattenånga och kväveoxider, som ger indirekta klimateffekter på hög höjd.CITATION Mic13 l 1053 (Lundell, 2013)FN:s internationella klimatpanel (IPCC) anger att flygtrafiken idag står för omkring 2 procent av de globala koldioxid-utsläppen. CITATION Luftfartsverket l 1053 (Luftfartsverket, 2018)Det finns många exempel på de konsekvenser som följer denna förändring, några få lyder som följande:
Haven blir varmare och surare
Global glaciärsmältning
Arktis isar smälter
Höjda havsnivåer
Extremt väder
Ökade katastrofer
Djur påverkas och den biologiska mångfalden hotas
CITATION WWF18 l 1053 (WWF, 2018)
2. MetodJag har använt mig av olika metoder för att samla in data och undersöka litteraturstudier. Mycket av informationen jag använt mig av är funnen bland olika relevanta artiklar min handledare bifogat mig. Då det redan finns ett antal liknande studier har jag även undersökt deras källförteckningar för att hitta flera informationsrika källor. Jag har skippat utdaterade och irrelevanta artiklar och försökt fokusera på artiklar som diskuterar den moderna situationen. Jag har även skippat källor som tyder på en otillförlitlighet.

Illustrationer och tabeller har jag själv designat med hjälp av antingen Adobe Photoshop eller Word.
Utöver internetbaserade källor har jag även funnit information i fysiska tidningsupplagor så som Sveriges Natur.
Jag har försökt använt mig av så lite ord-sökning som möjligt för att undvika oprofessionella artiklar, har det däremot behövts har jag använt mig av enkla sökord som har med ämnet i fråga att göra. T.ex.”Biodiesel densitet” eller “Hydrogen flashpoint”. Jag har använt mig av både svenska och engelska sökord då enbart svensk information är väldigt begränsad.

2.1 AvgränsningarFlygplansindustrin är ett väldigt brett ämne att diskutera, likväl är miljöfrågan och forskningen bakom alla olika bränslen. Då detta är en rapport på gymnasienivå, skriven av endast en person under begränsade resurser, har jag valt att avgränsa mig genom att sätta ett antal olika krav på de bränslena jag undersöker. Bränslet måste gå att mäta inom de flesta olika kriterierna för att godkännas som ett rimligt alternativ. Rapporten består även av förenklade förklaringar och bakgrunder för de olika bränslena, då exakta beskrivningar skulle kräva tusentals sidor.
För att inte komplicera miljöfrågan för mycket har jag valt att fokusera på koldioxidutsläpp, då det anses vara det farligaste utsläppet.

Mycket informationsrikt material på nätet finns ej under allmän domän, alltså är tillgången till information begränsad. I rapporten används endast gratis och officiellt publicerat material.

3. KravEtt flygplansbränsles primära funktion är att förse en energikälla för att driva flygplanet. Energiutvinningsprocessen fungerar genom att bränslet omvandlas från kemisk energi till mekanisk energi genom en turbinmotor, vilket ger en tryckkraft som driver flygmekanismen. Den kemiska energin i bränslet utvinns genom förbränning då det reagerar med syre vid väldigt höra temperaturer.

Kemisk energi är en lagrad energityp som frigörs vid förbränning, exempel på kemisk energi är trä, olja och kompost. Låter vi kemisk energi brinna, t.ex. genom att elda trä i en brasa, så frigörs värmeenergi och strålningsenergi (ljus).

Mekanisk energi syftar egentligen på rörelseenergin som får flygplanet att röra på sig, men också på lägesenergin från att planet befinner sig högt uppe i luften.

En Turbinmotor (Jetmotor) är en motor som accelererar gasen- eller vätskeströmmen som bränslet bidrar med bakåt, för att ge en kraft framåt, vilket driver flygplanet. En turbinmotor kan också på samma sätt driva en propeller via en turbinaxel.

3.1 Jet A1För att kunna analysera och jämföra egenskaperna hos nya alternativa bränslen med de bränslen flygplan använder sig av idag måste först dagens flygplansbränsle undersökas.

JET A1 är det vanligaste flygplansbränslet som idag används i hela världen (utom i USA, som använder Jet A). Bränslet består av fotogen som baserats på fossila råvaror och kan användas i bl.a. gasturbinmotorer, små flygplan samt civila konventionella flygplan. CITATION She07 l 1053 (Shell, 2007)JET A1 är ett fossilt bränsle och kommer i framtiden bli allt svårare samt dyrare att tillverka och få tag i.

Specifikationer och egenskaper för Jet A1
Egenskap Medelvärde
Densitet (kg/m3) 799
Fryspunkt (°C) -52
Flampunkt (°C) 42
Energitäthet (MJ/kg) 43,27
CO2-utsläpp (1 kg CO2/1 kg bränsle) 3,15
CITATION She07 l 1053 (Shell, 2007)
3.2 Kriterier
För att fungera som ett hållbart bränslealternativ rent ekonomisk, miljövänligt och praktiskt måste ett nytt bränsle uppfylla ett antal kriterier, en gemensam faktor för alla kriterier är att de måste fungera i samma turbinmotorer som används idag.
Ett alternativt bränsle måste uppfylla följande kriterier:
3.2.1 EnergitäthetEn viktig och mycket önskvärd egenskap hos ett flygplansbränsle är att minimera både massan och volymen av bränslet, för att öka energitätheten. Detta behövs för att kunna bemöta maxvikten ett flygplan får ha (relativt till flygplanets egna storlek) för att kunna lyfta. Detta kallas maximum take-off weight (MTOW) på engelska. Maxvikten inkluderar vikten av bränslet, lasten och passagerarna. CITATION Che06 l 1053 (Chevron, 2006)
För att ett bränsle ska fungera så effektivt som möjligt är energitätheten en viktig egenskap. Energitäthet innebär den mängd energi som finns lagrad per volym- eller massenhet i ett kemiskt ämne. Om ett flygplan når MTOW innan bränsletanken är full, skulle ett energitätare bränsle tillåta antingen fler passagerare och last på samma flygsträcka, eller en längre flygsträcka för samma mängd passagerare och last. Energitätheten är också viktig då bränsletanken är full, eftersom den påverkar flygräckvidden, detta är speciellt viktigt i mindre, samt militära flyg. CITATION Che06 l 1053 (Chevron, 2006)3.2.2 DensitetFör att kunna bemöta kraven för MTOW måste även vikten förhålla sig inom samma ramar som JET A1.

3.2.3 KompabilitetEtt utav de största och mest grundläggande kraven för nya flygplansbränslen är att de måste, som tidigare nämnt, vara kompatibla med redan existerande jetmotorer, det inkluderar alla material som redan används, så som de olika metaller och plaster som flygplanet är uppbyggt av. Bränslet får inte tära på utrustningen som redan används.
Utöver att endast fungera som drivmedel för flygplanet, används bränslet även för andra operationer. Bränslet används också som hydraulisk vätska och smörjmedel i motorstyrningssystem. Alltså behöver nya alternativa bränslen examineras för deras förmåga att fylla dessa krav lika bra som de bränslen som används idag gör. CITATION Che06 l 1053 (Chevron, 2006)Ett nytt alternativt flygplansbränsle måste alltså så gott som möjligt fungera på liknande sätt som nuvarande bränslen och fylla samma funktioner som de gör.

3.2.4 TillverkningProduktionen av ett nytt flygplansbränsle får ej tära på naturen och miljön mer än vad som är nödvändigt.

3.2.5 FryspunktDå flygplanet når högre altituder i atmosfären stöter det på betydligt lägre temperaturer. Ett flygplansbränsle måste fortfarande befinna sig i flytande form för att förbränningen ska fungera.

Flygplan flyger normalt sätt på en höjd runt 10,000 meter, vid denna höjd är temperaturen omkring minus 51 grader Celsius. CITATION Liv12 l 1053 (Live Science, 2012)3.2.6 FlampunktFlampunkt syftar på den lägsta temperaturen ett bränsle kan antändas vid, för att bränslet ska börja förbrännas vid önskad tid och temperatur får inte flampunkten vara för låg, då det vore extremt farligt med ett bränsle som plötsligt börjar brinna. Bränslet får inte vara en för stor brandfara och flampunkten bör då likna eller överstiga den hos Jet A1.

3.2.7 CO2-utsläppMiljöaspekten i fråga handlar till väldigt stor del om just utsläppen av koldioxid, koldioxid är en restprodukt från dagens flygplansbränsle som sprids i atmosfären och i sin tur bidrar till den globala uppvärmningen. Det viktigaste kravet ett nytt flygplansbränsle måste möta är att släppa ut betydligt mindre koldioxid än nuvarande JET A1.

4. Alternativa Flygplansbränslen4.1 EtanolDen största delen av etanol produceras idag genom jäsning av majs eller sockerrör. Ett aktivt forskningsområde fokuserar på omvandlingen av cellulosa till etanol, dock kan inte cellulosa fermenteras på samma sätt som sockerarterna i majs och därför måste en ny omvandlingsprocess utvecklas. En annan möjlighet skulle kunna vara att odla grödor specifikt för etanolproduktion, annars skulle avfall från biomassa kunna användas. Oavsett produktionsmetod har etanol samma egenskaper.

Etanol når ej kompatibilitetskravet då det i sin rena form (ej utspätt med JET A1) skulle behöva specifikt dedikerade lagrings- och distributionssystem. Även om etanolen hade blandats med JET A1 hade det ändå stött på komplikationer då de två bränslenas fysiska och kemiska egenskaper skiljer sig väsentligt mycket.

Etanol är även ett starkt lösningsmedel, dess effekter på utrustningen hade alltså behövts undersökas. CITATION Che06 l 1053 (Chevron, 2006)Rent motortekniskt är det knappast något problem att konvertera en jetmotor för etanoldrift. Det låga energiinnehållet omöjliggör däremot användning i flyg. I markfordon kan man lätt sätta in större tankar eller tanka oftare men den möjligheten finns i regel inte inom flyget.
CITATION Arn13 l 1053 (Karyd, 2013)Specifikationer och egenskaper för Etanol
Egenskap Medelvärde
Densitet (kg/m3) 789
Fryspunkt (°C) -115
Flampunkt (°C) 17
Energitäthet (MJ/kg) 26,8
CO2-utsläpp (1 kg CO2/1 kg bränsle) 1,91
CITATION Rox03 l 1053 (Garcia, 2003) CITATION Nut17 l 1053 (Nutrients Review, 2017)CITATION Eng09 l 1053 (Engineering ToolBox, 2009)
4.2 BiodieselTermen biodiesel används för att benämna en variation olika material gjorda på olika oljor och fetter. Biodiesel kan göras på bl.a. vegetabiliska oljor, animaliska fetter, sojabönor, rapsolja, palmolja och kokosolja. Biodiesel baseras på olika oljor beroende på var i världen det tillverkas, t.ex. är sojabönan mest populär i USA medans Europa oftast använder rapsolja. Det forskas även om att göra biodiesel på alger.

CITATION Che06 l 1053 (Chevron, 2006)Specifikationer och egenskaper för Biodiesel
Egenskap Medelvärde
Densitet (kg/m3) 874.7
Fryspunkt (°C) 8
Flampunkt (°C) 130
Energitäthet (MJ/kg) 37
CO2-utsläpp (1 kg CO2/1 kg bränsle) 2,85
CITATION Bio l 1053 (Aqua-Calc, 2018) CITATION Che06 l 1053 (Chevron, 2006)CITATION Eng09 l 1053 (Engineering ToolBox, 2009)CITATION Ans08 l 1053 (Answers to your biodiesel questions, 2008)
4.3 AlgerAlger kan odlas var som helst, från öknar tills havsvatten. De kräver därför varken åtråvärd odlingsmark eller dyrbart sötvatten. De binder upp stora mängder koldioxid och kan i teorin producera bränsle mycket effektivare än andra grödor. Förbränningen av alger släpper endast ut den mängd koldioxid som algerna bestod av, alltså tas ingen ny koldioxid upp från marken och släpps ut i atmosfären.

Exempel på odlingstekniker för alger är bassänger och mattor.

Bassängerna är stora öppna utomhusdammar där snurrande paddlar får vattnet att cirkulera så att algerna inte sjunker till botten, näringsämnen och stora mängder vatten krävs. Systemet kräver ständig bekämpning av främmande organismer som kommer in.
Vid odling på mattor tas vatten direkt från naturliga källor och spolas nedför banor klädda i olika material, så som konstgjort gräs. Alger som finns i vattnet fastnar på mattorna och börjar växa. Vid skördning skrapas algerna av från banorna. Denna teknik är produktiv, kostnadseffektiv och energisnål då man använder alger och näring som redan finns i vattnet. Dock gör det också att man har väldigt liten kontroll över vad som växer i banorna.
CITATION Mar18 l 1053 (Brusewitz, 2018)Då alger egentligen bildar biodiesel kommer samma värden i nedanstående tabell användas. Detta gäller ej koldioxidutsläppen då utsläppen för alger motsvarar mängden koldioxid i algerna, utsläppen blir alltså inga.

CITATION Mar18 l 1053 (Brusewitz, 2018)Specifikationer och egenskaper för Alger
Egenskap Medelvärde
Densitet (kg/m3) 874,7
Fryspunkt (°C) 0
Flampunkt (°C) 130
Energitäthet (MJ/kg) 37
CO2-utsläpp (1 kg CO2/1 kg bränsle) –
CITATION Bio l 1053 (Aqua-Calc, 2018) CITATION Che06 l 1053 (Chevron, 2006)
4.4 VätgasVätgas går att producera på många olika sätt. Exempel på hur vätgas framställs är ångreformering, reformering av naturgas, elektrolys, artificiell fotosyntes, vätgas kan också produceras som biprodukt vid katalysatorreformeringar.
CITATION MyF15 l 1053 (My Fuel Cell, 2015)Ny forskning visar att det skulle vara möjligt att framställa vätgas direkt från havsvatten, med syre som den enda restprodukten. Denna process är även väldigt kostnadssnål. CITATION Jol17 l 1053 (Ekman, 2017)Specifikationer och egenskaper för Vätgas
Egenskap Medelvärde
Densitet (kg/m3) 70,8
Fryspunkt (°C) -259,2
Flampunkt (°C) -253
Energitäthet (MJ/kg) 8,5
CO2-utsläpp (1 kg CO2/1 kg bränsle) 0
CITATION Hyd01 l 1053 (Hydrogen Fuel Cell Engines and Related Technologies, 2001)
5. Jämförelse5.1 TabellKriterier Jet A1 Etanol Biodiesel Vätgas Alger
Energitäthet (MJ/kg) 43,27 26,8 37 8,5 37
Densitet (kg/m3) 799 789 874,7 70,8 874,7
Kompatibilitet Bra Dålig Bra OK Bra
Tillverkning Dålig Bra Bra Bra Bra
Fryspunkt (°C) -52 -115 – -259,2 –
Flampunkt (°C) 42 17 130 -253 130
CO2-utsläpp (1 kg CO2/1 kg bränsle) 3,15 1,91 2,85 – –

5.2 Jämförelseanalys mot Jet A15.2.1 Etanol – Jet A1I jämförelse med Jet A1 fallerar Etanolen inom en del vitala kriterier, energitätheten motsvarar endast ungefär hälften av den hos Jet A1, vilket innebär att dubbelt så mycket Etanol skulle krävas för att driva ett flygplan lika länge som Jet A1. Som konsekvens av detta skulle flygplanet exempelvis endast kunna färdas halva sträckan, eller endast kunna ta ombord ett mycket mindre antal passagerare och frakta mycket mindre last. Detta skulle resultera i ekonomiska svårigheter eftersom flygbolagen vill ta ombord så många passagerare som möjligt, för maximera inkomsten per flygning.

Etanol har en försumbart lägre densitet än Jet A1, vilket förstärker konsekvensen av att energitätheten inte matchar den hos Jet A1. Hade densiteten varit dubbelt så hög hade mängden energi per kubikmeter motsvarat Jet A1, dock hade samma mängd energi vägt dubbelt så mycket, alltså skulle densiteten hos Etanol behöva fyrdubblas för att motsvara energitätheten.
Flampunkten för Etanol är betydligt lägre än flampunkten för Jet A1, vilket ökar brandfaran hos bränslet. En lägre flampunkt ger större risk att bränslet fattar eld då det ej önskas, t.ex. innan planet har lyft. Flampunkten relaterar starkt till kompatibiliteten då flygplan inte nödvändigtvis är byggda för att hantera bränslen med lägre flampunkt.

Utöver energitätheten och flampunkten är Etanol ett starkt lösningsmedel som skulle kunna tära och slita på flygplansutrustningen, speciella förvarings- och användningsmetoder skulle behöva utvecklas vilket skulle kräva tid och pengar för flygbolagen.

Etanol har en mycket lägre fryspunkt än Jet A1, vilket innebär att risken för att bränslet skulle frysa och då ej gå att använda när flygplanet når högre altituder, med lägre temperaturer, minskar. Etanol släpper ut lite mindre än två tredjedelar så mycket koldioxid som Jet A1, alltså tar det mindre på miljön och bidrar inte lika mycket till den globala uppvärmningen. Att bränslet släpper ut mindre koldioxid är ett essentiellt krav som Etanol uppnår.
Etanol är dessutom ett förnybart bränsle då det utvinns från bl.a. majs och andra grödor, eller avfall från biomassa. Detta är jättebra då bränslet inte tvingar upp överflödig koldioxid ur oljan så som Jet A1 gör. Eftersom Etanol är förnybart kommer det heller inte ta slut, till skillnad från Jet A1.
5.2.2 Biodiesel – Jet A1Biodiesel har en lägre energitäthet än Jet A1, däremot har det en nästan proportionerligt högre densitet, alltså skulle det gå att säga att Biodiesel har en motsvarande mängd energi per kubikmeter som Jet A1. Biodiesel har även en ytligare motsvarande egenskap till Jet A1, bränslet går att utan problem använda i samma gasturbiner. Moderna flygplan är redan byggda för att kunna flyga på biodiesel, vilket skulle generera en ekonomisk vinst för flygbolagen då de inte behöver modifiera flygplanen. Biodiesel har en väldigt god kompatibilitet.

Biodiesel görs på olika naturliga vegetabiliska oljor och fetter, bränslet fyller därför tillverkningskravet då det är både förnybart samt tär inte på naturen. Eftersom biodiesel är oljebaserat går det inte att beskriva en fryspunkt på samma sätt som hos Jet A1, däremot börjar bränslet bete sig fastare vid lägre temperaturer, men det går inte riktigt att säga att ämnet fryser och blir obrukligt vid en specifik temperatur.

Flampunkten för Biodiesel är 130 grader Celsius, betydligt högre än flampunkten för Jet A1, dock inte för hög, alltså är flampunkten en tilltalande kategori för bränslet.
Biodiesel släpper tyvärr bara ut en liten andel mindre koldioxid än vad Jet A1 gör, dock släpper det främst ut den mängd koldioxid som växterna tidigare absorberat. Eftersom utsläppen ändå är så höga har bränslet inte så mycket att erbjuda inom det kriteriet. Mängden koldioxid i atmosfären är redan för hög. Biodieseln saktar endast ned utsläppen, men hjälper inte till att minska mängden koldioxid i det naturliga kretsloppet.
5.2.3 Vätgas – Jet A1Vätgas har en betydligt lägre energitäthet än Jet A1, bränslet har även en mycket lägre densitet, alltså är energimängden per kubikmeter extremt liten. Skulle en standard flygplanstank fyllas med samma mängd vätgas som den normalt sätt brukar fyllas med Jet A1 så skulle flygplanet endast kunna färdas en bråkdel så långt, och rymma en bråkdel så många passagerare. För att vätgas skulle kunna konkurrera med Jet A1 rent distansmässigt måste energitätheten förbättras, annars skulle flygplanstankarna behövas byggas om för att rymma flera gånger så mycket bränsle. Den ombyggnationen hade gjort flygplanet betydligt större samt tyngre, och därmed ännu mer energikrävande. Det hade också krävt en enorm mängd resurser från flygbolagen, vilket hade resulterat i en ekonomisk förlust.

Vätgas har både en extremt låg fryspunkt och flampunkt. Fördelen med en låg fryspunkt blir då att risken för att bränslet skulle frysa och bli obrukligt elimineras, då bränslet omöjligen skulle utsättas för sådana temperaturer i atmosfären. Att bränslet har en låg flampunkt innebär att brandfaran ökar, risken för att ämnet skulle börja brinna eller t.o.m. bli explosivt ökar väldigt mycket. Flygplan är inte byggda för att hantera bränslen med så låg flampunkt och skulle därför kunna förstöras skulle en olycka ske. Utöver det fungerar dock vätgas relativt bra med redan existerande gasturbiner vilket resulterar i en relativt bra kompatibilitet.
Vätgas är inte på något sätt kolbaserat och släpper därför inte ut någon koldioxid alls, detta talar starkt för vätgasen då det är en högt önskad egenskap. Bränslet har alltså ingen betydande klimatpåverkan vilket skiljer det från både Jet A1 och många andra alternativa bränslen. Tillverkningen av Vätgas bidrar heller inte till koldioxidutsläppen eller annan klimatpåverkan, särskilt inte om den skulle framställas från havsvatten, då syre är den enda restprodukten, vilket t.o.m. är en positiv aspekt.

5.2.4 Alger – Jet A1Alger framställer en typ av biodiesel och därför kommer vissa av samma värden användas för Alger som för Biodiesel. Bränslet får då en lägre energitäthet än Jet A1, men en nästan proportionerligt högre densitet. Mängden energi per kubikmeter blir då densamma för bränslet som för Jet A1, det behövs alltså samma mängd Alg-biodiesel som Jet A1 för att motsvara prestandan.
Moderna flygplan är konstruerade på så sätt att de kan hantera biodiesel (Alg-biodiesel) utan att modifiera konstruktionen. Bränslet går enkelt att använda i samma gasturbiner som sitter på flygplanen. Eftersom bränslet har så god kompabilitet skulle flygbolagen inte behöva spendera resurser på omkonstruktioner och skulle därför gå med ekonomisk vinst. kompatibilitet.

Eftersom samma värden används för Alg-biodiesel som för biodiesel är flampunkten för bränslet 130 grader Celsius, vilket är mycket högre än flampunkten för Jet A1, dock inte för hög. Flampunkten för Alg-biodiesel är precis som för Biodiesel en positiv egenskap. Alg-biodiesel har heller ingen riktig fryspunkt.

Alger kan tillverkas på ett energisnålt, effektivt och hållbart sätt, till skillnad från Jet A1 vars produktion kräver stora resurser och skadar miljön. Då algerna växer tar de upp koldioxid från atmosfären, däremot släpper de ut koldioxiden tillbaka i atmosfären under förbränning. Jämfört med Jet A1 är detta en mycket bättre tillvägagång eftersom Alger inte bidrar med någon överflödig koldioxid i atmosfären. Vid produktion av Jet A1 tas ny koldioxid upp från backen som sedan släpps ut i atmosfären vid förbränning. Alger står alltså neutralt inom koldioxid-kriteriet då de endast pausar de ökade utsläppen.

6. ResultatUtifrån given information om de potentiella flygplansbränslen som denna rapport har undersökt har alternativen jämförts mot Jet A1 och är listade nedanför baserat på hur bra de ställer sig som alternativt flygplansbränsle. Resultaten presenteras i ordningen bäst till sämst.

6.1 AlgerAlger presterar enligt jämförelsetabellen och jämförelsen mot Jet A1 bäst av de alternativa bränslen som rapporten undersöker. Produktionen av Alger är energisnål, effektiv och skadar inte miljön. Biodiesel baserat på Alger har väldigt god kompatibilitet med moderna flygplan och kräver ingen omkonstruktion.
De positiva värdena för energitätheten, densiteten, flampunkten och fryspunkten talar också väl för Alger. Likväl gör koldioxidutsläppen från Alger då de inte bidrar till ökade utsläpp, optimalt vore dock om koldioxidutsläppen var noll.

6.2 BiodieselBiodiesel presterar väldigt likt Alger då de har samma värden för energitäthet, densitet, flampunkt och fryspunkt, vilket talar för Biodiesel. Biodiesel är har också väldigt god kompatibilitet med moderna flygplan som inte kräver några omkonstruktioner.

Produktionen tär inte på miljön och bränslet är förnybart.

Vad som talar negativt för Biodiesel är koldioxidutsläppen jämfört med andra alternativa bränslen.

6.3 EtanolEtanol har goda egenskaper gällande fryspunkt och koldioxidutsläpp. Bränslet har dessutom en förnybar och väldigt miljövänlig produktion.

Etanol är tyvärr inte alls väldigt kompatibelt med moderna flygplan och har både en lägre fryspunkt och flampunkt. Till sist har Etanol en väldigt låg densitet vilket gör bränslet ineffektivt.
6.4 VätgasVätgas har inga koldioxidutsläpp varken vid förbränning eller produktion, detta talar starkt för bränslet. Bränslet har också en låg fryspunkt.

Tyvärr når inte Vätgas de övriga kraven som ställts på ett alternativt flygplansbränsle, det har väldigt dåliga egenskaper inom energitäthet, densitet, flampunkt och kompabilitet.

7. DiskussionJämför man endast den information om alternativa flygplansbränslen som denna rapport presenterar, inom de ramar som undersökningen avgränsats, kan resultaten verka rimliga och ordningen kan verka stämma. Tyvärr renderar avgränsningarna en enorm felkälla då informationen om bränslenas egenskaper kan variera drastiskt från verkligheten. De alternativa bränslena undersöks fortfarande och därför finns inte all information tillgänglig, informationen är därför inte heller nödvändigtvis fastställt. Det skulle kunna visa sig att t.ex. energitätheten eller produktionsmetoden inte stämde.
Mer kunskap krävs i debatten om flyg och klimat. Miljöfrågan, speciellt angående alternativa flygplansbränslen är väldigt nykommen och det finns inte alls mycket forskning på det förens några år tillbaka. Många av argumenten och teorierna som förs är ofullständiga, missriktade och kan t.o.m. förekomma att vara rent av felaktiga.
CITATION Sig18 l 1053 (Karlsson, Bengtsson, Finnveden, Hörstedt, & Höjer, 2018)Koldioxiden är bara en del av frågan och problemet, andra utsläpp har också en stor påverkan på klimatet, så som kväveoxider, kondensstrimmor och flyginducerad molnighet. Effekten av dessa utsläpp är inte fastställd, men det räknas med att i ett hundraårsperspektiv lämnar de lika stort klimatfotavtryck som koldioxiden.
CITATION Sig18 l 1053 (Karlsson, Bengtsson, Finnveden, Hörstedt, & Höjer, 2018)En annan viktig aspekt att ta hänsyn till är att flygresandet ökar mycket snabbare än vad tekniken utvecklas. Under de senaste 30 åren har utsläppen av svenskarnas flygresande ökat med över 60 procent. Själva flygresandet har också ökat snabbare än så, vilket innebär att teknikutvecklingen inte räcker för att skapa ett hållbart flygresande. Diskuterar man teknikutvecklingen (t.ex. alternativa bränslen) utan kontexten av flygresandets omfattning, kan man endast dra förenklade och ej fullständiga slutsatser.

CITATION Sig18 l 1053 (Karlsson, Bengtsson, Finnveden, Hörstedt, & Höjer, 2018)Övriga viktiga aspekter inkluderar att det tar lång tid att ersätta gammal teknik, detta har jag till viss del inkluderat i rapportens krav under kompabilitet. Eftersom en lösning behövs akut, går det inte att vänta på att alla flygplan ska behöva omkonstrueras eller ersättas. Utöver det har jag inte inkluderat de olika åtgärdernas (bränslealternativens) tidsperspektiv, t.ex. skulle biodiesel enklare kunna implementeras som bränsle idag än vad alger skulle kunna eftersom biodiesel är en mycket mer färdigställd produkt, och alger fortfarande behöver forskas om.

Validiteten hos argumenten och teorierna blir väldigt svårt, om inte omöjligt, att avgöra av en gymnasieelev vars kunskap om ämnet inte sträcker sig mycket längre än allmänhetens. Jag har heller inte haft tillgång till de absolut bästa källorna då den mest informationsrika forskningen utförs av främre forskare som inte delar med sig av allt deras arbete direkt till allmänheten. En del artiklar hade jag behövt betala för, vilket inte ska behövas för ett gymnasiearbete.

8. Referenser BIBLIOGRAPHY l 1053 Answers to your biodiesel questions. (2008). Answers to your biodiesel questions. Hämtat från Biodiesel Flashpoint: http://www.answers-to-your-biodiesel-questions.com/biodiesel-flashpoint.html
Aqua-Calc. (2018). Hämtat från Biodiesel Density: https://www.aqua-calc.com/page/density-table/substance/biodiesel
Brusewitz, M. (2 2018). Kan odlade alger rädda flyget? Sveriges Natur, ss. 44-48.

Chevron. (2006). Alternative Jet Fuels. Hämtat från cgabussinesdesk: https://www.cgabusinessdesk.com/document/5719_Aviation_Addendum._webpdf.pdf
Ekman, J. (den 22 8 2017). Miljö&Utveckling. Hämtat från Ny forskning öppnar för storskalig vätgasproduktion: http://miljo-utveckling.se/ny-forskning-oppnar-storskalig-vatgasproduktion/
Engineering ToolBox. (2009). Combustion from Fuels – Carbon Dioxide Emission. Hämtat från Engineering ToolBox: https://www.engineeringtoolbox.com/co2-emission-fuels-d_1085.html
Garcia, R. (2003). Energy Density of Ethanol. Hämtat från The Physics Factbook: https://hypertextbook.com/facts/2003/RoxanneGarcia.shtml
Hydrogen Fuel Cell Engines and Related Technologies. (12 2001). Hydrogen Fuel Cell Engines and Related Technologies. Hämtat från Hydrogen Properties: https://www1.eere.energy.gov/hydrogenandfuelcells/tech_validation/pdfs/fcm01r0.pdf
Karlsson, S., Bengtsson, S., Finnveden, G., Hörstedt, F., & Höjer, M. (den 14 4 2018). Dagens Nyheter. Hämtat från Hyfs och kunskap krävs i debatten om flyg och klimat: https://www.dn.se/debatt/hyfs-och-kunskap-kravs-i-debatten-om-flyg-och-klimat/
Karyd, A. (den 12 10 2013). Fossilfri Flygtrafik. Hämtat från Regeringen: http://www.regeringen.se/contentassets/7bb237f0adf546daa36aaf044922f473/underlagsrapport-12—fossilfri-flygtrafik.pdf
Lejestrand, A. (den 17 3 2017). Klimatpåverkan och växthusgaser. Hämtat från Energiföretagen: https://www.energiforetagen.se/sa-fungerar-det/miljo-och-klimat/elen-och-miljon/klimatpaverkan-och-vaxthusgaser/
Live Science. (den 25 9 2012). Why Plane Windows Don’t Roll Down. Hämtat från Live Science: https://www.livescience.com/23428-planes-roll-down-windows-romney.html
Luftfartsverket. (2018). Hur stor är flygets andel av världens utsläpp av koldioxid? Hämtat från Luftfartsverket: http://www.lfv.se/fragor-och-svar-miljo/fraga-1
Lundell, M. (den 13 11 2013). Fem frågor om flygresor. Hämtat från Naturskyddsföreningen: https://www.naturskyddsforeningen.se/sveriges-natur/2013-5/fem-fragor-om-flygresor
My Fuel Cell. (2015). Hämtat från Framställning av vätgas: http://www.myfuelcell.se/framst%C3%A4llning-av-v%C3%A4tgas
Nutrients Review. (2017). Ethanol Chemical and Physical Properties. Hämtat från Nutrients Review: http://www.nutrientsreview.com/alcohol/definition-physical-chemical-properties.html
SASGroup. (2014/2015). SASGroup. Hämtat från Årsredovisning: https://www.sasgroup.net/annualreports/2015/branschoversikt/
Shell. (10 2007). Jet A-1_TDS. Hämtat från Shell: http://www.epc.shell.com/
WWF. (den 13 2 2018). Hämtat från WWF: http://www.wwf.se/wwfs-arbete/klimat/konsekvenser/1124276-konsekvenser-klimat

Post Author: admin

x

Hi!
I'm Victoria

Would you like to get a custom essay? How about receiving a customized one?

Check it out