Alkohol als Raketentreibstoff

"Alkohol als Raketentreibstoff: Deutsch-Brasilianisches Kooperationsprojekt setzt auf "grünen" Antrieb"
Ein interessanter Artikel vom DLR zum Projekt und dem Triebwerk L-75.

http://www.dlr.de/dlr/presse/desktopdefault.aspx/tabid-10172/213_read-20952/#/gallery/25674

Nach der Suche nach mehr Details habe ich noch ein Paper von 2014 gefunden( Gibt's auf der Seite auch als PDF). Zwar etwas älter, aber besser als nichts. 

https://www.researchgate.net/publication/270217153_Development_Status_of_the_L75_A_Brazilian_Liquid_Propellant_Rocket_Engine

Alkohol als Raketentreibstoff ist uralt. Schon die deutsche V2 im 2. Weltkrieg setzte 75%igen Alkohol als Brennstoff ein.

Alkohol als Raketentreibstoff ist uralt. Schon die deutsche V2 im 2. Weltkrieg setzte 75%igen Alkohol als Brennstoff ein.

Und das war meines Wissens nach auch nur eine Notlösung. Von Braun hätte eigentlich gerne mit Kerosin (und LOX bzw. Salpetersäure als Oxidator) gearbeitet, das war damals aber kaum vorhanden und das was da war stand exklusiv den Flugzeugprojekten mit Strahlantrieb zur Verfügung. Und das Strecken des Alkohols mit Wasser war auch einem Engpass geschuldet, was aber auch positive Nebeneffekte gebracht hat(Kühlung, stabilere Verbrennung).

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Und ganz allgemein, ganz so "grün" ist Alkohol als Treibstoff nicht. Mich wunderts nicht dass hier Brasilien dabei ist. Die roden dort seit einigen Jahren riesige Flächen wertvollen Regenwaldes um dann dort Zuckerrohr anzubauen um daraus "grünen" Treibstoff zu machen mit dem in Brasilien mittlerweile eine beträchtliche Menge der Autos fahren. Die Umweltschäden die dadurch entstehen wiegen sich keineswegs mit dem bisschen an Einsparung fossiler Brennstoffe auf. Und so ist dieses Triebwerksprojekt eher als eine Art PR für die Brasilianische Ethanoltreibstoff-Industrie zu sehen als ein sinnvolles innovatives zukunftsträchtiges Technologie-Projekt.

Die roden dort seit einigen Jahren riesige Flächen wertvollen Regenwaldes um dann dort Zuckerrohr anzubauen um daraus "grünen" Treibstoff zu machen mit dem in Brasilien mittlerweile eine beträchtliche Menge der Autos fahren.

In Brasilien fährt seit mehr als 10 Jahren quasi jeder PKW mit mindestens E85 - man muß da schon suchen um noch "normalen" Treibstoff zu finden. Die Ethanolindustrie scheint dort riesig zu sein.

Und das war meines Wissens nach auch nur eine Notlösung. Von Braun hätte eigentlich gerne mit Kerosin (und LOX bzw. Salpetersäure als Oxidator) gearbeitet, das war damals aber kaum vorhanden und das was da war stand exklusiv den Flugzeugprojekten mit Strahlantrieb zur Verfügung. Und das Strecken des Alkohols mit Wasser war auch einem Engpass geschuldet, was aber auch positive Nebeneffekte gebracht hat(Kühlung, stabilere Verbrennung).

Nein, man hat sich damals bewusst für Alkohol entschieden. Als man mit der Entwicklung begann, lange vor dem Krieg, gab es noch keinen Engpass bei Benzin. Man musste aber alles erst einmal entwickeln, vor allem das Triebwerk. Der Treibstoff durfte nicht zu energiereich sein, damit das Triebwerk nicht durchbrennt. Da sich Alkohol problemlos mit Wasser mischen lässt, konnte man so den Energiegehalt des Treibstoffs gezielt einstellen.

Die Nachricht vom 22.2. über die "neuen" Entwicklungen von mit Alkohol und Sauerstoff arbeitenden Raketentriebwerken kann man nur als sowas von peinlich vermerken, dass es schmerzt, weil:
Vor 75 Jahren am 3.Okt.1942 flog unter der Leitung von Wernher von Braun die erste mit Ethanol und Sauerstoff angetriebene Großrakete der Welt, das Aggregat-4, von Peenemünde in Deutschland aus mit einem Schub von 250 kNewton bis in 85 km Höhe an den Rand des Weltalls. Im September 1944 wurde mit einem Senkrechtschuß eine Höhe von 179 km, also das Weltall erreicht. Dieses Raketensystem wurde nach dem 2.WK zur "Mutter aller Raketen" der UdSSR, der USA, Frankreichs und Englands. Das Aggregat-4 ermöglichte den Großmächten UdSSR und USA in kürzester Zeit eigene Weiterentwicklungen hin zu dem, was wir heute Raumfahrttechnik nennen.
Bei den Versuchen des DLR und der Brasilianer mit 75 KNewton handelt sich also um eine Uralt-Technologie, die nicht die geringste Erwähnung benötigt. Schnee von gestern.
Es wundert mich, daß so eine Fehleinschätzung überhaupt passieren konnte.
Axel Kopsch, Dipl.-Ing. i.R.
(im Vorstand des Förderverein TECHNIKMUSEUM Wernher von Braun e.V.)

Die Nachricht vom 22.2. über die "neuen" Entwicklungen von mit Alkohol und Sauerstoff arbeitenden Raketentriebwerken kann man nur als sowas von peinlich vermerken, dass es schmerzt, weil:

Hm nur weil es schon jemand vor 75 Jahren gemacht hat... muss man es dann können? Kannst du es? Oder wäre es für dich auch eine Neuentwicklung? Außerdem behauptet keiner, dass es das noch nicht gab, aber die letzten Jahrzehnte wurde es nicht genutzt.

@Kryo: Mal eine Frage in die andere Richtung: Kennst du die Nachricht?
Wenn es um folgende Nachricht vom 22.02. geht (mehr finde ich zu dem Datum und zu diesem Thema jedenfalls nicht), dann verstehe ich den Unmut: http://www.ingenieur.de/Fachbereiche/Antriebstechnik/Bald-fliegt-Rakete-Alkohol-All
Es ist eben nicht die erste Alkoholrakete ins All.

Außerdem behauptet keiner, dass es das noch nicht gab...

Wie gesagt, der Titel deutet in eine andere Richtung. Und umgekehrt wrd in der Nachricht nirgendwo erwähnt, DASS es eine solche Triebwerkstechnik schon mal gab.

Kannst du es?

Was hat das damit zu tun? Selbst wenn ja, ändert das an der Aussage der Nachricht letztlich recht wenig.

Bevor ich eine Innovation laut verkünde, sollte ich die historische Sachlage berücksichtigen.
Die Frage von Kryo, ob man (persönlich) "es kann", ist meiner Meinung nach nicht relevant:
Technischer Fortschritt fragt nie den Einzelnen, ob er "es kann"- niemand kann/muß als Einzelner in seiner Werkstatt heute ein Auto oder auch nur eine Bohrmaschine bauen können, es wäre wirtschaftlicher Unfug - sondern fragt danach, womit eine alte Technologie verbessert werden kann hinsichtlich Energieeinsparung, Materialeinsparung, Leistungserhöhung, Kostenminimierung, Nutzenerweiterung, Fertigungsvereinfachung, Operabilität  etc. . Von daher wurde die Alkoholtechnologie für den Raketenantrieb vor ungefähr 70 Jahren zu den Akten gelegt, übrigens von allen Nationen, die am Raketenwettrüsten teilnahmen. Man hatte erkannt, daß andere Treibstoffkombinationen wesentliche Vorteile brachten (Hydrazin, Dieselähnliche etc.) hinsichtlich Lagerfähigkeit, Energieinhalt, Entflammbarkeit usw. Wenn man heute wieder den Alkohol hernimmt, dann vielleicht, weil man Unmengen von Alkohol produziert und dieser dann billiger ist als importierte Treibstoffe. "Grüne" Gründe kann ich mir in Brasilien nicht vorstellen angesichts des wegen Zuckerrohrs verschwindenden Regenwaldes.
Hierzulande wären Auslegung und Bau von Raketentriebwerken für Alkoholtreibstoff nur noch interessant als Lehr- und Experimentierbeispiel für die technisch-universitäre Ausbildung an Raumfahrtlehrstühlen. Dazu muß der Student nämlich den gesamten Kreis technisch-naturwissenschaftlicher Überlegungen durchschreiten...

Aus der DLR Meldung:

"Grüne" Treibstoffe für eine bessere Umweltverträglichkeit

Der Einspritzkopf soll einmal das Herzstück des neuen L75-Triebwerks werden, das zukünftig brasilianische Kleinträger antreiben soll. Die Besonderheit daran: Die neue Technik ermöglicht es, Ethanol - also gewöhnlichen Alkohol - als Treibstoff einzusetzen. Ethanol gehört, ebenso wie Methan, zu den so genannten "grünen" Treibstoffen. Diese gewinnen zunehmend an Bedeutung, da sie umweltfreundlicher und weniger gesundheitsbelastend sind als die in der Raumfahrt verwendeten Hydrazin-Verbindungen. Neben diesen positiven Effekten können durch diese "neuen" Treibstoffe auch Kosten in der Raumfahrt deutlich reduziert werden, da der bislang hohe Aufwand für die sichere Lagerung und Handhabung der Stoffe wesentlich geringer ist. In Europa ist es aufgrund der REACH-Verordnung (Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals) sogar fraglich, wie lange Hydrazin noch als Treibstoff zugelassen sein wird. Diese Verordnung der Europäischen Union, die im Jahr 2007 in Kraft getreten ist, regelt seither die Zulassung und Verwendung von chemischen Stoffen.

Wird Alkohol/Sauerstoff hier als Alternative zu Hydrazin verkauft? Das ist doch absurd.  Sauerstoff ist doch gar nicht so einfach raumlagerfähig. Da kann ich Sauerstoff auch mit Kerosin, Methan oder sonstwas kombinieren.

Ja dieses "Erwähnen" von Hydrazin, als ob es kein RP1/LOX gäbe und als ob es keine Bemühungen gäbe, schnell von Hydrazin u.ä. wegzukommen, ist schon wieder peinlich.

Die Meldungen der DLR werden auch immer peinlicher.

Egal was die Zukunft bringt, so einfach kann man auch Hydrazin nicht verzichten, zumindest nicht an Bord von Satelliten. Dort ist Hydrazin immer noch der zwingend nötige Treibstoff für die Lageregelung. Zwar kommen langsam auch Sats mit elektrischen Triebwerken in Mode, aber Hydrazin wird noch lange unverzichtbar sein, wenigstens als Backup. Einziger Sinn wäre der Ersatz von Hydrazin in der Trägerrakete. Aber keine westliche Rakete verwendet mehr Hydrazin. Die Titan und Ariane 4 sind schon seit Jahren außer Dienst. Nur die Russen und Chinesen setzen noch Hydrazin in ihren Raketen ein.

Geht es um den Treibstoff der Raketen selbst, wäre Kerosin, Methan oder Wasserstoff die bessere Wahl, je nach Stufe. Ich persönlich vermute, der Einsatz von Alkohol soll Problemen vorbeugen. Ein neues Triebwerk zu entwickeln ist gerade für ein Entwicklungsland wie Brasilien nicht einfach. Bei Alkohol kann man auf die Entwicklungsdaten der A4 zurückgreifen, zudem ist Alkohol als Treibstoff einfacher zu handhaben als Kerosin (von Methan oder Wasserstoff ganz zu schweigen). Alkohol hat einen geringeren Brennwert als Kerosin, enthält keinen Schwefel und kann beliebig mit Wasser vermischt werden. Damit sind die Anforderungen an die Kühlung der Brennkammer geringer und man kann den Energiegehalt des Treibstoffs so einstellen, wie man ihn braucht. Die Amerikaner (und vermutlich auch die Russen) hatten damals einige Probleme, als man die A4-Technik weiterentwickelte und mit Kerosin plötzlich wieder Kühl-Probleme bekam. Aber das ist 60 Jahre her. Alkohol als Treibstoff der Rakete selbst macht eigentlich nur noch Sinn, wenn man noch nie ein Triebwerk gebaut hat.

Nur die Russen und Chinesen setzen noch Hydrazin in ihren Raketen ein.

Kleine Ergänzung: auch Indien mit der PSLV u. GSLV. Bei Nordkorea u. Iran weiß man es nicht so genau.
Ansonsten aber volle Zustimmung oder 3x Daumen hoch. Insbesondere (leider) auch zum Einleitungssatz.

Aus der DLR Meldung:

Zitat

"Grüne" Treibstoffe für eine bessere Umweltverträglichkeit

Der Einspritzkopf soll einmal das Herzstück des neuen L75-Triebwerks werden, das zukünftig brasilianische Kleinträger antreiben soll. Die Besonderheit daran: Die neue Technik ermöglicht es, Ethanol - also gewöhnlichen Alkohol - als Treibstoff einzusetzen. Ethanol gehört, ebenso wie Methan, zu den so genannten "grünen" Treibstoffen. Diese gewinnen zunehmend an Bedeutung, da sie umweltfreundlicher und weniger gesundheitsbelastend sind als die in der Raumfahrt verwendeten Hydrazin-Verbindungen. Neben diesen positiven Effekten können durch diese "neuen" Treibstoffe auch Kosten in der Raumfahrt deutlich reduziert werden, da der bislang hohe Aufwand für die sichere Lagerung und Handhabung der Stoffe wesentlich geringer ist. In Europa ist es aufgrund der REACH-Verordnung (Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals) sogar fraglich, wie lange Hydrazin noch als Treibstoff zugelassen sein wird. Diese Verordnung der Europäischen Union, die im Jahr 2007 in Kraft getreten ist, regelt seither die Zulassung und Verwendung von chemischen Stoffen.

Wird Alkohol/Sauerstoff hier als Alternative zu Hydrazin verkauft? Das ist doch absurd.  Sauerstoff ist doch gar nicht so einfach raumlagerfähig. Da kann ich Sauerstoff auch mit Kerosin, Methan oder sonstwas kombinieren.

Alkohol/Sauerstoff wird nicht lagerfähig sein, aber Alkohol/H2O2 z.B. schon. Es wird ja auch nur geschrieben, dass Ethanol zu den "grünen" Treibstoffen gehört, und das ist ja durchaus richtig.
Es steht nicht dort, das Alkohol/Sauerstoff Hydrazin/N2O4 ersetzen soll, aber Alkohol/H2O2 könnte dies.

Die Meldungen der DLR werden auch immer peinlicher.

Egal was die Zukunft bringt, so einfach kann man auch Hydrazin nicht verzichten, zumindest nicht an Bord von Satelliten.

Das stimmt überhaupt nicht. Es gibt schon einige Ideen und Ansätze, Hydrazin als Brennstoff zu ersetzen. Einfach mal "Green Propellants" googlen und ein paar Paper lesen. Es gibt zig Ansatzmöglichkeiten.

Oxidatormöglichkeiten anstatt N2O4:
H2O2 wird verstärkt erforscht
teilweise auch N2O

Brennstoffe anstatt Hydrazin:
Kohlenwasserstoffe Ethen, Ethanol, warum nicht auch Kerosin
Ionische liquide z.B. FLP-106 (ADN) oder HAN
Hybrid-Triebwerke mit Festbrennstoffen (auch Kohlenwasserstoffe hauptsächlich) (vielleicht nicht gerade für Lageregelung aber für Bahnregelung)

Der einzige Nachteil, den man z.b. mit Kohlenwasserstoffen nicht ausbügeln kann, ist die Hypergole Zündung von Hydrazin und N2O4. Aber nicht zuletzt deswegen wird verstärkt an der katalytischen Zündung von H2O2, an Laserzündung usw gearbeitet.

Vielleicht habe ich den Titel etwas falsch gewählt. 

Das mit "grün" da kann man sich natürlich streiten.
Ich finde den Ansatz aber gut, denn jeder hat mal klein angefangen. Und was spricht dagegen alte Techniken auf den Prüfstand zu stellen und weiter zu entwickeln.
Und die Tatsache dass DLR überhaupt Geld in "neue Ansätze/Technologien"(bitte nicht zu wörtlich deuten  ) investiert, ist für mich persönlich positiv zu werten.

Worin besteht eigentlich chemisch ein unterschied zwischen RP-1 und Jet A1 ?

Worin besteht eigentlich chemisch ein unterschied zwischen RP-1 und Jet A1 ?

RP-1 ist im Prinzip noch mal destiliertes JP-4, also noch etwas reiner. JP-4 ist Jet B mit additiven fuer militaerischen Einsatz und Jet B unterscheidet sich zu Jet A1 durch einen Einsatz in niedrigeren Temperaturen.

Zu den Additiven gehoeren unter Anderem Frostschutzmittel, Korrosionsschutzmittel, Schmiermittel und antistatische Stoffe. RP-1 hat auch einen sehr geringen Schwefelgehalt, was sich positive auf die Raketenbrennkammern auswirkt.