Eine der wirksamsten Maßnahmen zur Reduktion der Emissionen eines Flugzeugs ist die Erhöhung seiner aerodynamischen Leistungseffizienz, um den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren. Mit diesem Ziel entwickelte das Team im Projekt HLFC-WIN im Rahmen des europäischen Forschungsprogramms Clean Sky 2 (CS2) ein neues Konzept für einen Flügel mit aktiver Grenzschichtabsaugung zur Verlängerung der Laminarströmung während des Flugs.
Der Treibstoffverbrauch und damit der Schadstoffausstoß des Flugzeugs wird durch den laminaren Flügel in der Betriebsphase deutlich reduziert, aber die konstruktiven Änderungen haben in der Flügelfertigung ebenfalls ökologische Auswirkungen. Im Vergleich zur Betriebsphase sind diese zwar relativ gering, müssen aber auch bewertet werden, um unter verschiedenen Alternativen auch für die Fertigung die ökologisch und ökonomisch bestmögliche Lösung identifizieren zu können.
Die Berücksichtigung der vielfältigen Anforderungen an einen aktiv absaugenden Laminarflügel führte im betrachteten Fall zu einer relativ komplexen Struktur. Die Realisierung bedingt aufwendigere Fertigungsverfahren, deren ökonomische und ökologische Auswirkungen zu untersuchen und zu bewerten sind. Bewertungswerkzeuge, wie das Eco-Efficiency Assessment Model (EEAM), können Entwickler und Entscheidungsträger bei der Suche nach der optimalen Lösung unterstützen. Durch eine Erweiterung des EEAMs kann es nicht nur unterschiedliche vorgeschlagene „As-is“-Technologien bewerten, sondern auch die industriellen „As-if“-Szenarien in dem Bottom-up-Ansatz des neuen Eco-Efficiency Estimation Models (E3M) perspektivisch abschätzen.
Wer will was wissen?
Da EEAM ein Produktionsbewertungstool ist, kann es die Verantwortlichen bei ökologischen und ökonomischen Entscheidungen hinsichtlich der Produktion von komplexen Strukturen unterstützen. Um eine effektive und effiziente Entscheidungshilfe zu gewährleisten, ist es essenziell, dass das Werkzeug EEAM den Anforderungen der Entscheidungsträger/-innen genügt. Für die Vielzahl der Entscheidungen auf unterschiedlichen Managementebenen, die in den Lebenszyklusphasen einer funktionalen Einheit in Bezug auf Ökoeffizienz getroffen werden müssen, gibt es kein Universaltool. Es ist wichtig, bestimmte Schlüsselindikatoren in festgelegten Systemgrenzen für die berücksichtigten Lebenszyklusphasen in definierter Qualität im jeweils passenden Tool zu betrachten. Darüber hinaus unterstützen die Ergebnisse des EEAM die Entwickler/-innen jeder Technologie in der Produktion dabei, ihre Prozesse hinsichtlich Ökoeffizienz weiterzuentwickeln. Auf der Produktentwicklungsebene stellt EEAM Daten aus der Produktion für eine globale Ökoeffizienz-Bewertung zur Verfügung.
In dem Projekt HLFC-WIN sowie in weiteren Projekten wurde deutlich, dass EEAM nicht nur die Kosten und den CO2-Fußabdruck bewerten können sollte, sondern auch weitere Aspekte, z. B. Materialabfälle und Hilfsstoffverbrauch, berücksichtigen muss. Dabei dient die Betrachtung weiterer Indikatoren zur Identifikation erweiterter Einflussmöglichkeiten auf eine zukünftige Öko-Effizienzoptimierung der Produktion gemäß den Anforderungen.
Vom Labormaßstab in die Zukunft!
Datenverfügbarkeit und -transparenz ist ein kritisches Thema in der Ökoeffizienz-Bewertung. In der frühen Entwicklungsphase eines Produktes wie der „Suction Rib“ ermöglichen die Prototyp-Produktionsdaten eine transparente Beschreibung der möglichen Serienproduktion. Allerdings entsprechen die Ergebnisse der Laborproduktion nicht ganz denen einer zukünftigen Serienproduktion. Zwischen beiden Szenarien weichen nicht nur die Werte der elementaren Material- und Energieflüsse aufgrund von Aspekten wie Lernkurve und erhöhte Prozesseffizienz ab, sondern auch die Charakterisierungsfaktoren dieser Elementarflüsse. Mit der Fähigkeit, aus den Ergebnissen einer „As-is“-Bewertung eine “As-if“-Abschätzung in einem Bottom-up-Ansatz ableiten zu können, entwickelt das DLR gerade das E³M, wie die Ergebnisse zeigen.
