Dies ist der zweite Blog aus unserer Serie "das Thema Nachhaltigkeit in der Zukunft von Aerospace". Das Webinar und der Blog wurden zwar vor der Pandemie konzipiert aber nicht geschrieben. Dementsprechen haben wir jeden Tag dieses Konzept verfeinert und die "neue Normalität" für den Sektor eingebunden.
Es handelt sich um eine Branche, die sich von früheren Krisen wie 9/11 oder der Finanzkrise von 2008/09 immer stark erholt hat. Aber dies ist ganz anders, mit Konsequenzen, die niemand erwartet hätte. Mit endlosen Kommentaren darüber, wie das Ausmaß von COVID-19 die Art und Weise verändern wird, wie wir den Flugverkehr wahrnehmen, und damit auch die Struktur der Branche. Doch eins ist sicher: Einige unserer Geschäftspraktiken von Online-Meetings, die wir alle irgendwie übernehmen mussten, fühlen sich jetzt so an, als ob sie unelastisch wären und wir nicht mehr zu unserer früheren Arbeitsweise zurückkehren würden.
Aber auch wenn sich das Reisevolumen ändern wird, werden wir eine veränderte Fortsetzung der Konstruktion bzw. des Betriebs und der Wartung unserer Flugzeuge erleben. Mit weniger Reisen werden die Gewinnspannen geringer ausfallen und es wird ein Streben nach höherer Effizienz geben. Einige Bemühungen um den Faktor Effizienz, werden sich auf Materialien und Systeme konzentrieren und nicht nur die Konstruktion von Komponenten, sondern auch die Form und die Art der Flugzeuge selbst verändern. Wir haben einiges davon bei den älteren Varianten von Schmalrumpfflugzeugen gesehen, die herkömmliche Flügel und Rümpfe aus Aluminium haben. Die neueren Flugzeuge wie die A220, A350 und 787 weisen bei ihrer Konstruktion erhebliche Anteile von Verbundwerkstoffen auf. Obwohl bei den Flugzeugen der vorherigen Generation Kompositmaterialien verwendet wurden (etwa 17% der 777 besteht aus Kohlefaser), gehen wir davon aus, dass dieser Anteil noch zunehmen wird.
Neue Konzeptentwürfe wie der "Blended Wing" werden sich auf die Reduzierung des Treibstoffverbrauchs konzentrieren, um die RPK zu erhöhen, und gleichzeitig der Umwelt zugutekommen. Dem stehen jedoch die Auswirkungen der COVID-19-Pandemie entgegen, bei der die Betreiber eine soziale Distanzierung in Betracht ziehen müssen und daher Mittelsitze entfernen oder nicht verwenden, Bildschirme zwischen den Sitzen anbringen, eventuell zusätzliche PSA für die Kabinenbesatzung mitführen und die Flugzeuge gründlich reinigen müssen. All diese Faktoren erhöhen das Gewicht und verringern die Passagierkapazität, während gleichzeitig die Umkehrzeiten zwischen den Flügen verlängert werden. Die Nettoauswirkungen sind ein höherer Treibstoffverbrauch pro Passagierkilometer bei deutlich geringerer Auslastung, höheren Kosten und einer geringeren Anzahl von Flügen. Die Technologie hat also einen steilen Hügel zu erklimmen. Und in der Zwischenzeit ist Belastbarkeit der Schlüssel zum Überleben.
Quelle: Passagierladefaktor kommerzieller Fluggesellschaften weltweit von 2005 bis 2020, Statista, März 2020 / passenger load factor of commercial airlines worldwide from 2005 to 2020, Statista, March 2020
Der Kampf um Effizienz und Innovation wird am Himmel ausgefochten werden. Es ist jedoch wichtig, dass wir das, was wir hier zu erreichen versuchen, aus der Perspektive des gesamten Lebens und der Lebenszykluskosten sehen. Die Verwendung fortschrittlicherer Materialien wird einen erheblichen Vorteil bei der Senkung des Treibstoffverbrauchs haben, aber wir werden nicht erleben, dass Materialien wie Aluminium wiederverwendet und in die Lieferkette zurückgeführt werden. Dies führt uns zu einer lineareren Denkweise: gewinnen, herstellen, verwenden und entsorgen, was wiederum die Kosten erhöhen kann. Wenn wir jedoch innehalten und zirkuläre Systeme in Betracht ziehen, einen Ansatz verfolgen, der auf Wiederverwendung, gemeinsame Nutzung, Reparatur, Aufarbeitung, Wiederaufarbeitung und am Ende der Lebensdauer auf Recycling setzt, um ein geschlossenes System zu schaffen, haben wir das Potenzial, den Ressourceneinsatz zu minimieren. Dieser Ansatz reduziert auch die Entstehung von Abfall, die Umweltverschmutzung und, was wichtig ist, die Kohlenstoffemissionen. Ein solcher Ansatz zielt auch darauf ab, Produkte, Ausrüstung und Infrastruktur länger in Gebrauch zu halten und so die Produktivität dieser Ressourcen zu verbessern. Wir müssen weiterhin sicherstellen, dass die Prinzipien der Zirkularität Teil der Gestaltung und des Managements der Auswirkungen der Industrie sind, um Langlebigkeit und damit Widerstandsfähigkeit zu gewährleisten.
Gestaltung für Anpassung
Wenn wir uns mit einigen der Nachhaltigkeitsherausforderungen befassen, ist es auch wichtig, dass wir von anderen Sektoren lernen. Dies wird in zunehmendem Maße der Fall sein, da wir bedeutende Forschungs- und Entwicklungsarbeiten im Bereich neuer Technologien sehen, die sich nur dann rentieren werden, wenn sie in mehreren Sektoren eingesetzt werden. Wir haben bereits gesehen, wie der Einsatz fortschrittlicher Batteriespeichertechnologie, die in der Automobilindustrie entwickelt wurde, in Privathaushalte Einzug gehalten hat. Wir haben auch gesehen, wie Phase-Change-Materialien (PCM) für die Übertragung von Raumfahrtprogrammen auf kommerzielle Gebäude entwickelt wurden. Ein weiterer Bereich, in dem es ebenfalls die Möglichkeit gibt, von anderen zu lernen, ist die Anpassungsfähigkeit des Designs, wobei die Prinzipien der Lebenszyklusbewertung genutzt werden, um sicherzustellen, dass die richtigen Materialien für die Lebensdauer des Produkts oder der Umgebung, in der sie eingesetzt werden, verwendet und für die Anpassungsfähigkeit ausgelegt werden. In der Luft- und Raumfahrt müssen wir sicherstellen, dass die sich ändernden Anforderungen der Passagiere - angetrieben durch die schnelle Entwicklung der Verbrauchertechnologie - dazu geführt haben, dass Fluggesellschaften Flotten mit immer unterschiedlicheren Kabinenlayouts betreiben. Wenn wir einen stärker modularen Ansatz wählen, wäre es sehr einfach, das Design sehr schnell und ohne hohe Kosten zu ändern.
Zunehmende Digitalisierung
Mit zunehmender Digitalisierung im gesamten Luft- und Raumfahrtsektor werden wir nicht nur Effizienzsteigerungen im Betrieb sehen, sondern auch einen Bedarf an ganz anderen Fähigkeiten. Die Techniker werden VR verwenden, um ein Problem besser zu visualisieren und die beste Lösung zu finden, während ein Flugzeug im Flug ist, oder um einen effizienteren Weg zur Montage zu finden, indem sie "hineingehen" oder das Flugzeug aus verschiedenen Winkeln betrachten. Hinzu kommt die Notwendigkeit, das vertrauenswürdige Papierhandbuch zu entfernen, zu verstehen, ob Komponenten versagen oder schlecht installiert wurden oder ob eine weitere Schulung erforderlich ist. Es ist klar, dass die Rückverfolgbarkeit der Schlüssel zur Belastbarkeit der Informationen ist. Die Möglichkeit, relevante Daten durch einfaches Streichen mit dem Finger auf einem Mobilen-Gerät zurufen und die Daten so schnell wie möglich in eine einzige gemeinsame Datenumgebung (Common Data Environment, CDE) zurückzuübertragen, wird immer wichtiger.
Drohnen und 3D-Scannen und vieles mehr
In der Zukunft der Luft- und Raumfahrt werden Drohnen oder unbemannte Luftfahrzeuge (UAVs) eine bedeutende Rolle spielen, von der Lieferung kleiner Pakete bis hin zu deren Einsatz für Wartung und Inspektion. Mehrere Fluggesellschaften setzen bereits Drohnen zur Erkennung von Oberflächenschäden ein, wodurch die Zeit für die Inspektion der einzelnen Flugzeuge verkürzt und Techniker für andere Aufgaben freigesetzt werden. Der Vergleich mit dem Originalscan des Flugzeugs beim Verlassen des Werks, wird zu einem besseren Verständnis der strukturellen Leistung jedes Flugzeugs während seiner Nutzung führen. Die Ermöglichung einer proaktiven Wartung oder Untersuchung der Flugzeugzelle, wenn sich die Abmessungen eines Teils eines Scans des Flugzeugs ändern, wird es ermöglichen, weitere Untersuchungen auszulösen. Wenn wir diese Technologie zur vorausschauenden Wartung hinzufügen, bei der eine größere Anzahl von Sensoren in die Konstruktion von Komponenten eingebaut wird, sehen wir ein ganz anderes Wartungsregime entstehen. Wenn wir Zugang zur Datenanalyse haben, um die Abklingkurven der Leistung einzelner Komponenten aufzuzeigen, können wir sie im Voraus ersetzen/reparieren, um eine optimale Leistung aufrechtzuerhalten. Da die Flugzeugsysteme immer komplexer werden und die Abdeckung durch Satellitendatenverbindungen immer vollständiger wird, können Flugzeuge 400.000 Datenpunkte in Echtzeit gemeinsam nutzen, was sowohl eine Chance als auch ein Risiko darstellt.
Verbundene Anlagen
Wie die Entwicklung des Internets und IoT deutlich gezeigt haben, kommt mit zunehmender Konnektivität das Risiko der Datensicherheit und ein potenzielles Risiko für kritische nationale Infrastrukturen. Darüber hinaus bedeutet die verstärkte Betonung von Transparenz/Offenheit und Interoperabilität, dass wir uns fachkundigen Rat holen müssen, um sicherzustellen, dass die angeschlossenen Anlagen sicher und geschützt verwaltet werden.
Auf die Macht der Elektrizität umsteigen
Fossile Brennstoffe sind zwar nach wie vor ein wichtiger Bestandteil der Luftfahrt, doch die rasche Entwicklung alternativer Batterietechnologien und Fortschritte bei der Elektrifizierung werden die Zukunft des Flugzeugantriebs verändern.
Unter dem Gesichtspunkt der Nachhaltigkeit ist dies eine gute Nachricht für die Emissionen, aber wie bereits in früheren Beispielen erwähnt, müssen wir die beste Technologie mit den geringsten Auswirkungen einsetzen und sicherstellen, dass wir das Ende der Lebensphase im Auge behalten, sodass Komponenten wie Batterien wiederverwendet werden können oder in weniger anspruchsvollen Umgebungen ein zweites Leben führen können. Wir sehen bereits seit mehreren Jahren Fortschritte in dieser Richtung. Hydraulische Systeme werden durch elektrische Systeme im Antrieb ersetzt, um sowohl Gewicht zu sparen, als auch die Effizienz und Zuverlässigkeit zu erhöhen. Dies bedeutet, dass zur Erfüllung der Verbrauchernachfrage nach dem Einsatz elektrischer Geräte an Bord sowie zur Elektrifizierung der Flugzeugsysteme zusätzliche Speicher an Bord erforderlich sind. Es bleibt noch viel zu tun, wobei die größte Herausforderung das Gewicht und die Energiespeicherdichte sind.
Die letzte Stufe der Elektrifizierung ist die des Antriebs, wo derzeit eine weitere Revolution stattfindet, beginnend mit kleinen Flugzeugen. Wenn ein Flugzeug mit Elektroantrieb gebaut werden soll, wird nach Ansicht von Airbus eine Leistung von 40 MW für den Start erforderlich sein, die während der Fahrt auf 20 MW sinkt. Der Hybrid-Elektroantrieb E-Fan wird ein wesentlicher Schritt in diesem Prozess sein, bei dem eines der vier Triebwerke eines BAe 146-Jets durch einen 2-MW-Elektromotor ersetzt werden soll.
Es ist sehr deutlich, dass der Sektor einem enormen Wandel unterworfen ist. Wir erkennen, wie Effizienz und Technologie Hand in Hand gehen und die Möglichkeit von anderen Branchen zu lernen. Nachhaltigkeit, Transparenz und größere Zusammenarbeit werden allesamt wichtige Triebkräfte für die Widerstandsfähigkeit und die Sicherung der Zukunft unseres Sektors sein. Die Bedürfnisse der Zukunft werden sich sehr von denen von heute unterscheiden. Aber eines ist sicher, wir haben eine aufregende Perspektive; eine Branche, die auch weiterhin die besten Talente anziehen wird, die inspiriert sind, Veränderungen und Innovationen voranzutreiben.
Schauen Sie sich unser kostenloses Webinar zu diesem Thema an. Dabei wird die Nachhaltigkeit fokussiert und Sie erfahren, wie Sie Innovation, Effizienz und kommerziellen Erfolg in der Luft- und Raumfahrt vorantreiben.
Jetzt anschauen (Vortragssprache English)!
Über die Autoren:
Martin Townsend - Global Head of Sustainability & Circular Economy – BSI
In seiner bisherigen Laufbahn hat Herr Townsend als Umweltaufsichtsbeamter gearbeitet, britische Minister beraten und mit Unternehmen aller Größenordnungen zusammengearbeitet, um sicherzustellen, dass Nachhaltigkeit lebendig wird und zum Geschäftserfolg beitragen kann. Herr Townsend kam im November 2019 als Global Head for Sustainability and Circular Economy zu BSI und ist auch in mehreren Beratungsgremien für Organisationen des öffentlichen und privaten Sektors tätig, um diese bei ihrem eigenen Erfolg zu unterstützen.
Brendon Hill - Global Head of Aerospace - BSI
Mit über 40 Jahren Erfahrung in der Luft- und Raumfahrt und im Ingenieurwesen leitet Herr Hill die strategische Ausrichtung des Luft- und Raumfahrtsektors von BSI. Brendon arbeitet mit Industriegremien zusammen, um Innovationen voranzutreiben, und ist ein internationaler Speaker, der den Weg für eine sichere Zukunft des Sektors weist. Zu seinen bisherigen Erfahrungen zählen 26 Jahre als Offizier der britischen Armee und Flugzeugingenieur, in denen er sowohl das Qualitätsmanagementsystem schrieb und implementierte, als auch technische Unterstützung für die Luftfahrt der britischen Armee leistete. Außerdem sammelte er Industrieerfahrung als Group Quality Manager im Fertigungssegment.
