Drei wichtige Maßnahmen zur Senkung der CO₂-Emissionen im Flugbetrieb

2022/11/04

Wir stellen drei wichtige Maßnahmen vor, die ANA über die Jahre hinweg ergriffen hat, um die CO₂-Emissionen des Flugbetriebs zu reduzieren.

Erste Maßnahme: „Normaler Steigflug“

Tragflächen verfügen über Klappen, die aus- und eingefahren werden können, um die Tragfläche zu vergrößern oder zu verkleinern. Beim Start werden die Klappen ausgefahren, um die Fläche der Tragflächen zu erweitern, sodass das Flugzeug dank des Auftriebs auch bei niedrigeren Geschwindigkeiten aufsteigen kann. Durch eine größeren Tragfläche erhöht sich auch der Luftwiderstand beim Fliegen, wodurch sich die Geschwindigkeit nur schwer erhöhen lässt. Je länger die Klappen ausgefahren bleiben, desto höher ist auch der Kraftstoffverbrauch des Flugzeugs. Die Verringerung des aerodynamischen Luftwiderstands durch frühes Einfahren der Klappen nach dem Start (auf ca. 300 m Höhe) bis zum Erreichen der Reisehöhe (ca. 10.000 m Höhe) wird als „normaler Steigflug“ bezeichnet. Diese Maßnahme führt zu Kraftstoffeinsparungen und geringeren CO₂-Emissionen.

Diese drei Bilder zeigen, wie ein normaler Steigflug ausgeführt wird. Besonderes Augenmerk liegt auf den Klappen. Das erste Bild zeigt die Klappen in ihrer ursprünglichen Position während das Flugzeug vor dem Start am Boden steht. Das zweite Bild zeigt die beim Steigflug unmittelbar nach dem Start ausgefahrenen Klappen. Es wird auch gezeigt, wie das Ausfahren der Klappen und die Erweiterung der Tragfläche einen Aufwärtsauftrieb (Hub) erzeugt, wodurch das Flugzeug auch bei niedrigen Geschwindigkeiten aufsteigen kann. Das dritte Bild zeigt, wie die Klappen schon früh beim Steigflug in ihre ursprüngliche Position zurückkehren. Dabei wird hervorgehoben, dass das Anheben der Klappen und die Rückkehr in ihre ursprüngliche Position kurz nach Beginn des Steigflugs den Luftwiderstand und den Kraftstoffverbrauch verringern. — Erklärung mit Bildern des normalen Steigfluges

Im Gegensatz dazu gibt es auch die Methode des „steilen Steigflug“, bei der das Flugzeug mit ausgefahrenen Klappen auf eine bestimmte Höhe (in der Regel ca. 900 m) ansteigt. Bei einigen Flughäfen werden die Höhe und die Geschwindigkeit nach dem Start festgelegt, um Lärm zu reduzieren. An diesen Flughäfen soll ein steiler Steigflug ausgeführt werden, indem die Klappen bis auf eine Höhe von etwa 900 m ausgefahren bleiben. Obwohl diese Methode den Vorteil hat, dass Lärm effektiv reduziert wird, verlängert sie dabei auch die Zeit des aerodynamischen Luftwiderstands im Vergleich zum normalen Steigflug. Dadurch wird beim Steigflug mehr Kraftstoff verbraucht. Es ist kraftstoffsparender, die Klappen einzufahren und so schnell wie möglich in ihre ursprüngliche Position zurückzubringen.

In der linken Hälfte des Diagramms wird der normale Steigflug gezeigt. Die Steigflugroute des Flugzeugs vom Start bis zur Reiseflughöhe von 10.000 Metern wird mit drei Pfeilen dargestellt. Das Flugzeug wird auf einer Höhe von 300 m abgebildet und zusätzlich wird gezeigt, dass es, während es von 300 m auf 10.000 m aufsteigt, beschleunigt. Beim normalen Steigflug sollte das Flugzeug die Klappen bei etwa 300 m Höhe einfahren und bei minimalem aerodynamischen Luftwiderstand bis auf eine Höhe von 10.000 m beschleunigen. Durch ein möglichst schnelles Aus- und Einfahren der Klappen kann das Flugzeug schneller die Reiseflughöhe erreichen, wodurch Kraftstoff gespart und CO₂-Emissionen verringert werden. In der rechten Hälfte der Abbildung wird der steile Steigflug gezeigt. Ebenso wie im linken Diagramm werden auch hier drei Pfeile verwendet, um die Steigflugroute vom Start bis zur Reiseflughöhe von 10.000 Metern darzustellen. Das Flugzeug wird auf einer Höhe von 900 m abgebildet. Es beschleunigt beim Steigflug von 900 m auf 10.000 m. An Flughäfen, an denen zur Lärmreduzierung die Flughöhe nach dem Start und die Geschwindigkeit festgelegt sind, bleiben die Klappen bis zu einer Höhe von ca. 900 m ausgefahren, um die Tragfläche für den Steigflug zu vergrößern. Da eine Beschleunigung erst über 900 m möglich ist, wird die Reiseflughöhe später als bei normalem Steigflug erreicht. — Vergleich zwischen normalem und steilem Steigflug

An Flughäfen ohne Höhen- oder Geschwindigkeitsbeschränkungen trägt ANA mit der Methode des normalen Steigflugs so weit wie möglich zur Senkung der CO₂-Emissionen bei. Durch den Einsatz des normalen Steigflugs können die CO₂-Emissionen um ca. 2.983 Tonnen pro Jahr (tatsächliche Ergebnisse für 2021) reduziert werden im Vergleich zu Fällen, bei denen diese Methode nicht angewandt wird. Diese 2.983 Tonnen entsprechen dem Gewicht von ca. 8,5 Flugzeugen des Typs ANA B777-300ER.

Zweite Maßnahme: „Rückwärtsleerlauf“ („Reverse Idle“)

Nach der Landung werden Flugzeuge mithilfe von Schubumkehr und Bremsen abgebremst. Bei der Schubumkehr ändert sich die Richtung des vom Triebwerk abgegebenen Luftstroms, um das Flugzeug schnell abzubremsen.

Es ist ein Bild von einem Flugzeug und ein vergrößertes Bild von einem Triebwerk zu sehen. Anhand des vergrößerten Bildes vom Triebwerk wird beschrieben, wie die Schubumkehr funktioniert. Der hintere Teil des Triebwerks gleitet während der Landung nach hinten. Durch die entstandene Lücke kann Luft nach vorne fließen und so als Bremskraft entgegen der Fahrtrichtung des Flugzeugs wirken. — Funktionsweise der Schubumkehr

Die Schubumkehr verbraucht jedoch enorm viel Kraftstoff. Ist die Landebahn lang genug und besteht kein Sicherheitsrisiko, kann die Triebwerksleistung bei der Verwendung der Schubumkehr gedrosselt werden. Dadurch können der Kraftstoffverbrauch gesenkt und die CO₂-Emissionen verringert werden und gleichzeitig wird Lärm reduziert. Diese Maßnahme wird als „Rückwärtsleerlauf“ bezeichnet, da die Schubumkehr auf Leerlaufniveau gehalten wird.
Durch den Einsatz des Rückwärtsleerlaufs können die CO₂-Emissionen um ca. 10.608 Tonnen pro Jahr (tatsächliche Ergebnisse für 2021) reduziert werden im Vergleich zu Fällen, bei denen diese Methode nicht angewandt wird. Diese 10.608 Tonnen entsprechen dem Gewicht von ca. 30,5 Flugzeugen des Typs ANA B777-300ER.

Dritte Maßnahme: „Einzeltriebwerk-Rollen“ („One Engine Taxi In“)

Flugzeuge sind mit zwei Triebwerken ausgestattet, eines auf der rechten und eines auf der linken Seite, aber für den Rollvorgang am Boden nach der Landung reicht ein Triebwerk aus. Der Vorgang, bei dem ein Triebwerk abgeschaltet wird und die Leistung von nur einem Triebwerk für den Rollvorgang am Boden verwendet wird, wird als „One Engine Taxi In“ (Rollvorgang mit nur einem Triebwerk) bezeichnet.

Es ist aber nicht immer zulässig, ein Triebwerk nach der Landung abzuschalten. Wenn der Boden aufgrund von Schneefall rutschig ist oder es windig ist, kann das Anhalten eines Triebwerks das Gleichgewicht zwischen der linken und rechten Seite des Flugzeugs beeinträchtigen und ein ähnliches Phänomen verursachen, wie wenn ein Auto rutscht. Jeder Flugzeugtyp hat außerdem eigene Regelungen, wie die obligatorische 5-minütige Triebwerksabkühlzeit nach der Landung für B787-Flugzeuge. Daher wird das Einzeltriebwerks-Rollen nur nach Prüfung der Wetterlage und der Umgebung durch den Piloten durchgeführt, sofern keine Gefahr bei Verwendung von nur einem Triebwerk entsteht. Dies ist vor allem bei B767-Flugzeugen der Fall, die genug Energie für den Rollvorgang mit nur einem Triebwerk haben.
Durch Verwendung dieser Technik werden die CO₂-Emissionen um ca. 1.909 Tonnen pro Jahr verringert (tatsächliche Ergebnisse für 2021). Diese 1.909 Tonnen entsprechen dem Gewicht von ca. 5,5 Flugzeugen des Typs ANA B777-300ER.

Maßnahmenprogramm zum effizienten Fliegen

Wir erheben Leistungsdaten für diese drei wichtigen Maßnahmen und geben dem Bordpersonal monatlich Feedback zur Umsetzungsrate, zu CO₂-Emissionsverringerungen sowie zu weiteren Ergebnissen. Darüber hinaus stellen wir auch Informationen bereit, die für die Umsetzung dieser Maßnahmen hilfreich sind. Beispielsweise erhält das Bordpersonal aufbereitete grafische Darstellungen zum Gefälle der Rollfelder an jedem Flughafen, die bei der Entscheidung über die Umsetzung des Einzeltriebwerk-Rollens helfen sollen. Das Maßnahmenprogramm zum effizienten Fliegen ist eine interne Initiative, die das ANA-Bordpersonal dazu ermutigt, Maßnahmen zur Senkung des Kraftstoffverbrauchs und der CO₂-Emissionen umzusetzen. Dazu gehören die drei hier erklärten wichtigen Maßnahmen. Beim Maßnahmenprogramm zum effizienten Fliegen steht die Sicherheit an erster Stelle; erst danach folgen Überlegungen, wie wir die Umwelt schützen können.

Interview mit dem Verantwortlichen

Wir haben Captain Nishikawa vom ANA Operations Support Center, der auch für das Maßnahmenprogramm zum effizienten Fliegen zuständig ist, um ein Interview gebeten.

Welche Art von Arbeit verrichten Sie normalerweise?

Ich fliege in der Regel B777-Flugzeuge, hauptsächlich auf US-amerikanischen und europäischen Strecken. Ich bin auch für Inlands- und Frachtflüge nach China verantwortlich. Neben regulären Flügen arbeite ich mit meiner Abteilung zusammen, um gemeinsam mit meinen Mitarbeitern Ansätze wie das Maßnahmenprogramm zum effizienten Fliegen, Ankündigungen des Bordpersonals während des Flugs und zukünftige Arbeitsstile des Bordpersonals zu fördern.

Warum sind der „Normale Steigflug“, der „Rückwärtsleerlauf“ und das „Einzeltriebwerk-Rollen“ die drei wichtigsten Maßnahmen?

Das liegt daran, dass diese drei Maßnahmen besonders effektiv bei der Senkung des Kraftstoffverbrauchs und der CO₂-Emissionen sind. Auch andere Maßnahmen sind effektiv, aber diese drei sind definitiv der Hauptfokus der Bemühungen des Unternehmens. Im Gegensatz zu anderen vom Unternehmen initiierten Kraftstoffreduzierungsmaßnahmen spiegelt die Umsetzungsrate dieser drei Maßnahmen weitgehend das Bewusstsein, den Einfallsreichtum und die gemeinsamen Anstrengungen der Besatzungsmitglieder wider. Daher hoffen wir, das Bewusstsein jedes Einzelnen zu schärfen, was wiederum das Bewusstsein des gesamten Flugbetriebs steigert, zu höheren Umsetzungsraten beiträgt und damit zu einer Senkung der CO₂-Emissionen führt.

Ausblick für die Zukunft

Dank des „Fuel Dashboards“ (Kraftstoff-Dashboard; ein Tool zur Visualisierung der Kraftstoffreduzierung), welches letztes Jahr eingeführt wurde, können nun detailliertere Daten extrahiert werden. Wir erhalten nun Einblicke in die Umsetzungsrate der einzelnen Flughäfen und können diese vergleichen, um die Ursachen für niedrigere Umsetzungsraten an bestimmten Flughäfen zu ermitteln. Natürlich geht es nicht ausschließlich um diese drei wichtigsten Maßnahmen. Wir erwägen auch den Einsatz von speziellen Tools zur Analyse unterschiedlicher Daten und wollen die Ergebnisse dann mit anderen Initiativen verknüpfen.
Da die Luftfahrtbranche aufgrund der COVID-19-Lage in Mitleidenschaft gezogen wird, verspürten Piloten sicherlich ein Krisengefühl. Während sich die Fluganzahl aufgrund von COVID-19 verringerte, hat sich die Umsetzungsrate des Maßnahmenprogramms zum effizienten Fliegen deutlich verbessert. Das Komitee des Maßnahmenprogramms zum effizienten Fliegen wird weiterhin sinnvolle Informationen zur Verfügung stellen, damit der derzeitige Fortschritt in der Umweltfreundlichkeit auch in Zukunft weiter zunimmt.

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