Skylon / SABRE

Wenn ich diese Videos so sehe, muß ich an eine sehr interesannte Doku über die Entwicklung der ersten Düsentriebwerke denken.


Pioniere - Die Erfinder der Düsenjets

Vor allem wie Whittle und Von Ohain anfangs für ihre Ideen belächelt worden sind. 

Das SABRE Triebwerk sieht ja wirklich sehr Vielversprechen aus mit dem derzeitigen Entwicklungsstand. Mich wundert das da nicht Triebwerkshersteller wie Rolls-Royce oder Engine-Alliance mit einsteigen, das würde richtig Schwung in das Projekt bringen. Skylon selbst könnte ja von Airbus oder Boeing gebaut werden.

Das SABRE Triebwerk sieht ja wirklich sehr Vielversprechen aus mit dem derzeitigen Entwicklungsstand. Mich wundert das da nicht Triebwerkshersteller wie Rolls-Royce oder Engine-Alliance mit einsteigen, das würde richtig Schwung in das Projekt bringen. Skylon selbst könnte ja von Airbus oder Boeing gebaut werden.

Wir drücken ja alle den Daumen, daß es der erhoffte Durchbruch wird. Aber für die Raumfahrt ist das leider noch lange nicht sicher. Dazu muß man erst echte Performance Werte realer Triebwerke haben.

Für die Luftfahrt kommt es leider zum falschen Zeitpunkt. Bei der Möglichkeit, in 5 Stunden nach Australien zu fliegen, denkt jeder zuerst an Energie- und Treibstoffverbrauch. Die großen Fluggesellschaften denken dabei wohl zuerst an negative Publicity. Zu Zeiten der Entwicklung der Concorde war das anders.

Das Konzept muß sich erst noch erweisen. Es sollte allerdings unbedingt die Chance dazu bekommen und die Entwicklung sollte finanziert werden.

@Energie: Hierzu muß man allerdings erwähnen, daß sowohl SABRE als auch Scimitar (Die "normale" Flugzeug Version) nicht für Kerosin ausgelegt sind, sondern für Wasserstoff.

Was nicht schlecht ist, da Kerosin als Treibstoff sich sowieso in langsamen Schritten (Peak Oil sei dank) seinem Ablaufdatum nähert. Im Automobilbereich versucht man hier ja schon kräftig gegenzusteuern, im Luftfahrtfahrtbereich wird es noch verdrängt. (Die derzeitige Wirtschaftskrise drückt zwar grad den Ölpreis, aber das wird sich früher oder später wieder ändern.  )

Ach ja und @Concorde:

Ihr Hauptproblem waren ihre hohen Betriebskosten und daß ihre Kommerzialierung mitten in der Phase des ersten Ölschocks kam. Ich wußte übrigens bisher noch nicht, daß die USA 1973 das Überfliegen ihres Hoheitsgebiets mit zivilen Überschallflugzeugen verboten haben. (Habs grad bei Wikipedia nachgeschlagen.)

@Energie: Hierzu muß man allerdings erwähnen, daß sowohl SABRE als auch Scimitar (Die "normale" Flugzeug Version) nicht für Kerosin ausgelegt sind, sondern für Wasserstoff.

Was nicht schlecht ist, da Kerosin als Treibstoff sich sowieso in langsamen Schritten (Peak Oil sei dank) seinem Ablaufdatum nähert.

Bei Flugzeugen ist Wasserstoff tatsächlich ein guter möglicher Ersatz für Kerosin aus Öl. Aber Wasserstoff kann für Flugverkehr unterhalb Schallgeschwindigkeit sehr gut in angepassten herkömmlichen Triebwerken verbrannt werden. Dafür braucht es SABRE nicht.

Für Autos kann man Wasserstoff fast komplett vergessen. Alle Speichervarianten haben gravierende Nachteile.

Ach ja und @Concorde:

Ihr Hauptproblem waren ihre hohen Betriebskosten und daß ihre Kommerzialierung mitten in der Phase des ersten Ölschocks kam. Ich wußte übrigens bisher noch nicht, daß die USA 1973 das Überfliegen ihres Hoheitsgebiets mit zivilen Überschallflugzeugen verboten haben. (Habs grad bei Wikipedia nachgeschlagen.)

Können Flugzeuge mit SABRE-Triebwerken bei gleichen Geschwindigkeiten energiesparender fliegen als es die Concorde konnte? Möglicherweise kann man ein solches Flugzeug mit heutigen Materialien so bauen, daß es weniger Betriebskosten hat. Aber Hyperschall? Das wird auf jeden Fall teuer pro Passagierplatz und liegt einfach nicht im Trend.

Ich glaube auch nicht, daß ein entsprechendes Flugzeug für den Massentourismusmarkt gedacht ist.

http://www.reactionengines.co.uk/lapcat.html

Geht es laut diesen Plänen, wäre der Markt Flugstrecken für extrem weite Distanzen (in diesem Beispiel Brüssel - Sidney), für die ein gewöhnliches Flugzeug 20 Stunden benötigen würde.

Was die Kosten betrifft:

Die Concorde stammt technologisch aus den 60er. Mit inzwischen mehr fast 50 Jahren an mehr Erfahrung im Bereich der Luftfahrt könnte man sicher viele Verbesserungen machen, welche die Kosten deutlich senken würden. Hinzu kommt noch, daß die Passagierkapazität des geplanten Flugzeugs ca. doppelt so hoch wäre wie bei Concorde.

Wenn wir schon bei Passagierzahlen sind, hätte ich übrigens eine Frage, die mich schon eine Weile beschäftigt:

Das derzeit größte Großraumflugzeug der Welt, die A380, hat eine Passagierkapazität von ca. 850 Passagieren. Geplante verbesserte Versionen könnten die Kapazität bis 2020 auf 1000 Passagiere steigern.

Doch in wieweit kann man darüber hinaus die Größe von Passagierflugzeugen noch steigern bzw. ab wann ist eine Grenze erreicht ab dem eine reine Kapazizätssteigerung nicht mehr wirtschaftlich wäre?

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Für Autos kann man Wasserstoff fast komplett vergessen. Alle Speichervarianten haben gravierende Nachteile...

Wenn du schon so kathegorsch bist, dann bitte ich dich darum das Gravierende konreter anzusprechen. Aus meiner Sicht sind es nur Markeinführungs und Infrastrukturprobleme. Die Letzteren bestehen aber hauptsächlich aus noch nicht ganz festgelegten Art der Wasserstoff-Energieumwandlungsmechanismen und den Erzeuger-Verbraucherwegen

Wenn du schon so kathegorsch bist, dann bitte ich dich darum das Gravierende konreter anzusprechen.

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Die Letzteren bestehen aber hauptsächlich aus noch nicht ganz festgelegten Art der Wasserstoff-Energieumwandlungsmechanismen und den Erzeuger-Verbraucherwegen

Ist zwar extrem OT, aber kurz dazu.

Das letzte sind organisatorische und Entwicklungsprobleme die ließen sich sicher lösen.

Aber die Speicherung im Auto:

1. Kalter Flüssigwasserstoff geht nicht. Der verdunstet schneller als man ihn im privaten Auto verfährt. Vielleicht bei Bussen mit genau bekannter Fahrstrecke, die morgens betankt werden und abends praktisch leer ins Depot kommen.

2. Druckflaschen, viel zu schwer für die Gasmenge.

3. Speicherung in Hydridspeichern. Betankung viel zu langsam, müssen erhitzt werden, bevor sie Wasserstoff frei geben. Bei Dauerbetrieb möglich mit Abwärme, aber bei Privatwagen mit viel Standzeiten praktisch nicht machbar.

Weitere Speichermethoden im Auto kenne ich nicht, gibt es nicht, soweit ich weiß.

@Energie: Hierzu muß man allerdings erwähnen, daß sowohl SABRE als auch Scimitar (Die "normale" Flugzeug Version) nicht für Kerosin ausgelegt sind, sondern für Wasserstoff.

Wasserstoff ist eine dreckige Energieform.

In die höheren Atmosphärenschichten geblasen wirkt es (Wasser) 20-mal stärker als Kohlendioxid.


Außerdem, die Speicherfähigkeit ist einfach nicht gegeben. Im Flieger mit < -250°C oder gar im Auto. Auch wenn man ihn mal speichern kann, dann nicht länger als ein paar Tage, denn dann ist alles durchdiffundiert.   


Deutlich besser wäre es, Methan daraus zu gewinnen. Das ist wenigstens moderater speicherbar, bei -180°C. Und weil das Molekül viel größer ist, passt es viel schlechter durch die Poren des Tankes, und hält damit Wochen.

Dann greif ich das extreme OT mal eben auf:

In den letzten Jahren wird verstärkt an chemischer Wasserstoffspeicherung gearbeitet. Methanol ist da eine Möglichkeit.

Speziell für Autos aber ist Ameisensäure interessant. Sie ist relativ leicht lagerbar und in Brennstoffzellen einsetzbar (Ameisensäure und Sauerstoff werden zu Wasser und CO2).
Die Energiedichte beträgt immerhin ca. 1/4 der von Benzin. Da Brennstoffzellen und Elektromotoren weniger Platz als Verbrennungsmotorblock mit Getriebe etc. einnimmt, dürfte man da mit gleichem Platzangebot genausoweit kommen wie mit heutigen Verbrennern (Brennstoffzellen und E-Motor kommen zusammen wohl auf ca 90% Wirkungsgrad, Benziner dagegen ca 35%).
Die Ameisensäure kann man katalytisch aus CO2 und Wasserstoff herstellen. Ein optimaler Energiespeicher also. (Könnte man auch dort herstellen, wo viel Sonnen und Windenergie vorhanden ist - Nordafrika - und dann mit alten Öltankern zu uns Transportieren.. keine totale Umstellung der Infrastruktur - Tankstellen, Stromnetz - nötig, wie das bei Akku-Autos der Fall wäre)

Ich wollte das hier nur nicht so stehen lassen, von wegen Brennstoffzellen taugen nix für Autos.
Die Idee, riesige, schwere, teure, ineffiziente Batterien mit mikrigen Energiedichten in Autos zu stecken taugt dagegen gar nichts. Da geht ja ein Drittel der Motorleistung und auch Energie allein fürs Mitschleppen des Akkus drauf.
Unsre Kanzlerin als studierte Physikerin sollte es besser wissen.

Und jetzt bitte langsam wieder die Kurve zu Skylon

Können Flugzeuge mit SABRE-Triebwerken bei gleichen Geschwindigkeiten energiesparender fliegen als es die Concorde konnte? Möglicherweise kann man ein solches Flugzeug mit heutigen Materialien so bauen, daß es weniger Betriebskosten hat. Aber Hyperschall? Das wird auf jeden Fall teuer pro Passagierplatz und liegt einfach nicht im Trend.

Das ist so nicht ganz richtig. In einer Zeit, in der bei Datenleitungen um geringste Geschwindigkeitssteigerungen gerungen und an der Börse um Zentimeter näher am Server gekämpft wird, würden viele Geschäftsleute gerne ein schnelleres Flugzeug zur Verfügung haben. Die Zielgruppe wäre freilich insgesamt ziemlich klein.

@GlassMoon

Genau, mit Wasserstoff geht es nicht.

Methanol oder Ameisensäure, also leicht speicherbare Medien, durchaus möglich im Auto. Aber bei aller Phantasie geht das nicht als Wasserstoffspeicherung durch.

@F-schein so weit OT ist es nicht. Höchstens die nicht mit Zahlen und Zahlenwertvergleichen kathegorische Brantmarkung des Wasserstoffs in diesem Fall.

Zitat (Wikipedia):  Drucktanks aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff mit bis zu 800 bar sind Behälter die allen Sicherheitsanforderungen der Fahrzeughersteller entsprechen und vom TÜV abgenommen sind.

Link zu Motor-Talk:Hochleistungs-Wasserstofftank erhält TÜV-Zertifikat

Energiedichten im Vergleich (Wikipedia)

Auf die Masse bezogen:[22]

    Wasserstoff: 33,3 kWh/kg
    Benzin: 12,7 kWh/kg

Auf das Volumen bezogen:

    Wasserstoff (flüssig): 2360 kWh/m³
    Benzin: 8760 kWh/m³
    Wasserstoffgas (20 MPa): 530 kWh/m³
    Wasserstoffgas (Normaldruck): 3 kWh/m³ oder 2400kWh/m³ bei 800bar

Ausserdem empfehle ich einen leicht lesbar verfassten Artickel zu Wasserstoffwirtschaft



***************************

Und das nur so auf die Schnelle. Ich werde dir ausserdem die Publikationen und Patente von Fraunhofer Geselschaft, speziel Institut für Solare Energieforschung dringend empfehlen.

Drucktanks im Flugzeug/Rackete müssen den Wasserstoff nicht über 100Jahre aufbewahren können. Also kann man diese auch etwas "leichter" auslegen. Geringere Energiedichte des Wasserstoffs wird zum Teil durch einen höhren Spezifichen Impuls wettgemacht und zum Teil durch den geringen Gewicht des Triebwerks bzw des Gesammtkonzepts: Stichwörter Wärmeleitfächigkeit des Wasserstoffes als Kühlmedium,  Verdichtung des Gekühlten Lufts, Luftatmender Racketentriebwerk und als Folge geringerer Sauerstoffbedarf.

... Ich glaube nicht, dass GlassMoons Aussage "mit Wasserstoff geht es nicht" war

@GlassMoon

Genau, mit Wasserstoff geht es nicht.

Methanol oder Ameisensäure, also leicht speicherbare Medien, durchaus möglich im Auto. Aber bei aller Phantasie geht das nicht als Wasserstoffspeicherung durch.

2 Wasserstoffatome werden an einem CO2-Molekül gespeichert. In meinen Augen ist das Wasserstoffspeicherung.
Definitionssache... Fakt ist, man kann Wasserstoff unter Energieaufnahme in eine speicherbare Verbindung bringen und dann direkt in einer Brennstoffzelle unter Abgabe der (bis auf minimale Verluste) gleichen Energiemenge nutzen.
Kein Pumpspeicherkraftwerk der Welt ist da effizienter als Energiespeicher.

... Ich glaube nicht, dass GlassMoons Aussage "mit Wasserstoff geht es nicht" war

Ganz genau, die Aussage war eher, dass chemische Speicherung von Wasserstoff effizient und relativ leicht handhabbar ist.
Physikalische hingegen ist schwierig, aber hat durchaus auch Potential. BMW hat lange Jahre vor der dämlichen Festlegung der deutschen Regierung auf "Elektroautos" an Wasserstoffverbrennern gearbeitet und dort relativ kleine und leichte Tanks entwickelt, die über mehrere Tage Wasserstoff speichern können.
Mit mehr Forschung wäre da sicher mehr möglich.. Aber lieber setzt man auf umweltschädliche Akkus mit weniger Energiedichte als eine Kartoffel.

Es ist nicht meine Absicht, Wasserstoff zu brandmarken, im Gegenteil. Es hat einen wichtigen Platz in einer zukünftigen Energie-Kreislaufwirtschaft. Das ist meine Überzeugung seit über 30 Jahren. Tut mir leid, wenn es so verstanden wurde. Nur eben nicht in Autos, das war meine Aussage, und dabei bleibe ich.

Ich hoffe allerdings stark darauf, daß Energiegewinnung zukünftig über die Erzeugung von Kohlenwsserstoffen durch Algen, wahrscheinlich genetisch modifiziert, die heute verfügbaren Methoden ablöst. Aber das ist nur meine persönliche Meinung.

Aber Wasserstoff in chemische Verbindungen einfügen, sehe ich nicht als Wasserstoffspeicherung. Ich bezweifle auch, daß die Ameisensäuremethode effizienter ist als Pumpspeicherwerke. Jedenfalls wenn man die Verluste der Erzeugung von Wasserstoff durch Elektrolyse mit einbezieht. Trotzdem ist es eine gute Lösung für Elektroautos, wenn man ausreichend zuverlässige kompakte Brennstoffzellen hat.

An Batterieautos glaube ich auch nur als Sonderlösung in Städten und für kurze Strecken, meist als Zweitwagen.

So, damit genug OT. Ich wollte niemandem auf die Zehen treten.

Oha, Threadentgleisung.^^
Aber trotzdem eine interessante Diskussion.

Unsre Kanzlerin als studierte Physikerin sollte es besser wissen.

Jeremy Rifkin, der Vater der "dritten industrielllen Revolution" hat diesen Punkt auch immer in Interviews hervorgebracht, wenn es um die Umsetzung seiner Ideen ging. Und trotzdem ist Merkel grad dabei die Energiewende massiv zu versemmeln. 

Aber entgültig zurück zu Skylon und meiner Frage von oben. Die ich übrigens durch etwas herumgooglen nun doch teilweise mir selbst beantworten konnte. 

Imo. sind etweigen neueren "exotischeren" Flugzeugdesigns, über welche Anfang 2000 noch diskutiert wurde, infrakstrukturelle Grenzen gesetzt.

vielleicht kann ein Moderator die Auto-Diskussion auslagern? ich finde sie nämlich genauso wie das Originalthema ziemlich interessant.

Drucktanks aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff mit bis zu 800 bar sind Behälter die allen Sicherheitsanforderungen der Fahrzeughersteller entsprechen und vom TÜV abgenommen sind

Gilt das auch wirklich für schwere Unfälle? Das kann ich mir nur schwer vorstellen.  800bar sind ja an sich schon ein extremes Explosionsrisiko, und dann noch Wasserstoff?

Tja ... wir diskutieren aber nicht über Autos ... außer sie rollen über Mond, Mars, ...


 

@ Kryo,

In unseren Diskussion geht es nicht so sehr um die Autos sondern um die Tanks und generell um bereits angewandte Lösungen der Wasserstoffverwendungund. Sie scheint an dieser Stelle doch erforderlich zu sein, wenn man die oberen Beiträge betrachtet, denn da gibt es offensichtlich zu mindest einen Informationsbedarf.

Die Entwicklung in den angesprochenen Felderm erscheint vortschritlicher, als in der Luftfahrt. Ausserdem sind die Informationen dafür zugänglicher. Ich denke darauf aufbauend, kann man wenigstens die theoretische Möglichkeiten der Anwendung bei SKYLON gut erwegen/nachvollziehen.

Wenn es euch generell um die Wasserstoffspeicherung geht:

http://www.heise.de/autos/artikel/Wasserstofftechnik-BMW-stellt-neuen-Fluessiggastank-vor-426856.html

Der von Ilbus verlinkte Tank erinnert mich an diesen sogenannten "Freiformtank", den BMW zusammen mit anderen Autoherstellern vor einigen Jahren als Prototyp entwickelt hat.

Tja ... wir diskutieren aber nicht über Autos ... außer sie rollen über Mond, Mars, ...

Mobile Vehikel auf einer planetaren Oberfläche. Dieser Planet sei halt die Erde - weiter schafft es die moderne bemannte Raumfahrt (mangels der Finanzierung)  halt nicht...

Ein Verkehrsflugzeug auf Basis der Skylon-Technik macht durchaus Sinn. Die Öko-Fraktion dürfte auf Grund des neuartigen Antriebs verhältnismäßig still halten. REL sagt dass deren Konzept 300 Passagiere tragen könnte, was mehr als das doppelte der Concorde wäre. Das einzige was diesem Konzept - neben der Finanzierung - das Genick brechen könnte wäre ein anderes Thema: Lärmschutz.

Das ist ja einer der großen unbekannten bei diesem Antrieb und ein entscheidender Faktor.

Thema: Lärmschutz.

Das ist ja einer der großen unbekannten bei diesem Antrieb und ein entscheidender Faktor.

Das ist der Punkt, der mir eigentlich am wenigsten Sorgen macht. Das fliegt so hoch, in so dünner Atmosphäre, daß unten wenig ankommen wird. Das glaube ich wenigstens und es dürfte sich recht gut vorab berechnen lassen.

Mir machen tatsächlich eher die Kosten Sorgen und die von mir befürchteten Imageprobleme, mehr noch als die Ökofraktion.

Dazu die Probleme, ab welcher Entfernung kann es sich lohnen, wie umfangreich könnte ein Streckennetz sein. Und die Infrastrukturprobleme, solange die herkömmliche Luftfahrt nicht auf Wasserstoff umsteigt. Und das sehe ich in den nächsten 30 Jahren auch nicht.

Zitat von: MX87 am 24. Juli 2012, 21:11:35

Thema: Lärmschutz.

Das ist ja einer der großen unbekannten bei diesem Antrieb und ein entscheidender Faktor.

Das ist der Punkt, der mir eigentlich am wenigsten Sorgen macht. Das fliegt so hoch, in so dünner Atmosphäre, daß unten wenig ankommen wird. Das glaube ich wenigstens und es dürfte sich recht gut vorab berechnen lassen.

Mir machen tatsächlich eher die Kosten Sorgen und die von mir befürchteten Imageprobleme, mehr noch als die Ökofraktion.

Dazu die Probleme, ab welcher Entfernung kann es sich lohnen, wie umfangreich könnte ein Streckennetz sein. Und die Infrastrukturprobleme, solange die herkömmliche Luftfahrt nicht auf Wasserstoff umsteigt. Und das sehe ich in den nächsten 30 Jahren auch nicht.

Ja aber landen muss der Flieger auch. Die Lärmbelästigung ist vor allem bei Ab-und Anflug sehr wohl bedeutsam. Eigentlich ist es auch vor allem der Lärmschutz der es verbietet / erschwert ältere Jets kommerziell zu fliegen.  Sollte der Flieger in Rahmen der geltenden Lärmschutzregeln liegen so gibt es kaum Beschränkungen hinsichtlich des Streckennetzes, neben dem Thema der Wirtschaftlichkeit (Berlin-München macht mit dem Vogel ja keinen Sinn).
Interkontinental macht der Flieger sicherlich was her.

Bei den Kosten bleibt auch die Frage ob sich wirklich starke Synergien in Sachen Konstruktion mit Skylon nutzen ließen, oder ob der Verkehrsflieger kein Stück mit Skylon gemeinsam hat.

Wenn ich mir ansehe wie viele Flugzeuge es gegenwärtig mit "Ultra-Reichweite" gibt und man annimmt diese könnten durch den Skylon-Verwandten ersetzt werden, dann könnte man schon etwa 100 bis 150 Maschinen absetzen.

Stimmt, bei Lärm hatte ich nur an den Überschallknall bei Streckenflug gedacht. Wie sich das Triebwerk bei Start und Landung benimmt, ist auch wichtig.

Aber bei der Zahl der Flüge und Flugzeuge glaube ich nicht, daß Skylon den Massenmarkt auf Langstrecke bedienen kann. Es wird wohl kostenmäßig deutlich über den großen herkömmlichen Langstreckenjets liegen und damit nur für wohlhabende First-Klass-Geschäftsleute attraktiv sein.

Wenn es natürlich bei einfacher bis zweifacher Schallgeschwindigkeit kostenmäßig konkurrenzfähig ist, sieht es anders aus. Es könnte ja alleine durch kürzere Flugzeiten und mehr zurückgelegte Fluggastkilometer kostenmäßig punkten. Aber das müssen wir wohl abwarten.