今日のほとんどの商用ジェットエンジンは問題なくエタノールで動くことができますか?

ほとんどの商業用ジェットエンジンは、今日、ボーイング747のような大型旅客機の大型ジェットエンジンとなります。これらは問題なくストレートエタノールで走れるでしょうか?

より多くのメンテナンスが必要でしょうか?エンジンの寿命を短縮できますか?火災やその他の機械的リスクの影響を受けやすいでしょうか?飛行機はそれを地面から落とさないだろうか? (推力の減少は離陸重量を制限すると思う)

私が求めている理由の一つは、最終的にはガソリンがなくなるからです。 (私は来年に起こる黙示的な発言ではないが、確かに消えていくだろう)ジェットエンジンは大きな再設計を必要とするのだろうか、それとも、数年あるいは数十年もエタノールを使ってうまくいくだろうか?

注:私はジェットエンジン(ターボファン、しかしターボジェットも大丈夫です)について話していますが、ピストンエンジンとターボプロップはありません

EDIT: A lot of talk has been generated that ethanol contains less energy than kerosene. I assure you I'm aware of this. Ethanol is like 25 MJ/kg and kerosene is more like 40 or 45. I'm not asking this question with energy efficiencies in mind, but rather out of curiosity if the same engine geometries will work well with both fuels.

A rephrasing: Would current jet engine geometries (blade angles, compression ratios, volumetric flow, etc.) work well with ethanol instead of regular jet fuel?

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現行の生産エンジンが効率的に/余分なメンテナンスを必要とせずに稼働できるかどうかは、現行のエンジンの寿命をはるかに越えてオイルがたっぷりであるため、疑問な点です。新しいエンジンは当時利用可能な燃料のために最適に設計されるでしょう。
追加された 著者 pauldoo,
@sdenhamありがとうございます。私はOPを編集して、エンジンの幾何学的形状を含めるようにしました。
追加された 著者 cpm,
@ Spike0xffはい私はそれが鐘の曲線として枯渇し、文字通りすべてがなくなったことはないことを知っている。あるものは、巨額の費用を除いて、閉じ込められていて解体できないままになります。私は、この質問は実際にはそうではなく、現在のエンジンの幾何学的配置がエタノールで作業している可能性があるため、「消えてしまう」と言って単純化していました。
追加された 著者 cpm,
私は「ガソリンが消えてしまう」という信念に疑問を持っています。それはなぜでしょうか?生産が難しくなる(またはより厳しく規制される)と、価格が上昇する。価格が上昇するにつれて、それを部分的に他のエネルギー源と置き換えたり、消費を減らしたり、合成したり(経済成長を含む)、経済的になります。ある時点では、それはもはや有益ではないので、地面からそれを抜き出すことができますが、我々は決してそれをすべて使い切ってしまいます。そして、ガソリン価格を常に上げています。消費は他の商品と同じように、
追加された 著者 The Oddler,
燃焼成分の再設計についてはまだ誰も言及していませんが、燃料の化学量論的混合比、揮発性、粘度、反応速度、火炎伝播速度などについては、私が考えていないノズル及び燃焼室を含む。燃料供給および制御システムは、少なくともエタノールについては再較正されなければならず、必要な程度まで調整することができない。産業用ガスタービンは様々な燃料で動くことができますが、これらの部品は燃料に適合させなければならないと思います。
追加された 著者 algiogia,
多分広範なテストが必要です。エタノールはゴムシールなどを破壊する可能性があります。エタノールで車を走らせたい場合は、燃料システムの特別な変更が必要です
追加された 著者 Andrius,
より可能性の高い解決策は、合成ジェット燃料である。フィッシャー・トロプシュ・プロセスはこれまでWW2ほどに使用されていましたが、米海軍は原子力空母に使用できる解決策に取り組んでいます: nrl.navy.mil/media/news-releases/2012/…
追加された 著者 pjc50,

5 答え

タービンはエタノールで作動するように設計されていますが、実際には貧弱な航空燃料です(実際には一般的には貧弱な燃料です)。石油ベースのジェット燃料は、エタノールが不足している潤滑剤の性質を持つ高級灯油であり、エタノールには異なる特性があり、それを注ぐことができず、代わりに使用することができません。

燃料としてのエタノールのいくつかの問題点は次のとおりです。

  • It's a solvent which dissolves some types of seals and hoses
  • It evaporates very easily, and can cause vapor lock
  • It is hygroscopic, meaning it attracts and mixes with water very readily. Water contamination would not settle to the lowest point, instead it would be suspended with the fuel
  • It has significantly less stored energy per unit of weight. Jet fuel has an energy density of 46 MJ/kg (megajoules per kilogram) and pure ethanol has 26.4 MJ/kg; that's only 57% of the energy density of jet fuel! Even if a jet was able to burn it at its maximum efficiency it would get just over half the oomph from it.

油糧種子の菜種(キャノーラ)に基づくジェット(およびディーゼル)燃料のバイオ燃料代替品があります)、パーム油などです。これらは、エステル交換を使用してOH原子を除去するために処理されます化学的にほぼ同一の燃料。エタノールを使用するためのジェットの改造は、それが可能であれば非常に高価になるため、適切な代替品が与えられているという点はありません。

しかし、作物ベースのバイオ燃料は決して石油に取って代わるものではないため、実際には問題はない。人とエンジンを同時に養うために作物が十分に栽培されていないだけで、実際には、食用作物の代わりにバイオ燃料作物を栽培するために世界中の農耕地を使用したとしても、化石を取り替えるのにまだ十分ではない燃料。すでに人々に食糧を供給するのに十分なトラブルがあり、バイオ燃料の流行はそれを助けていません。周辺の土地からの非食糧作物に基づくバイオ燃料は、ある日、経済的に実行可能になり、石油燃料に部分的に取って代わるかもしれない。

いくつかの検索の後、記事へのリンクが見つかりました。バイオ燃料に関するより詳細なAOPA英国誌のバイオ燃料について書いている。

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@FreeManそれは彼のエンジン/燃料システムがE85のために最適化されたからだけです。事実、ガソリンはエタノールよりも単位質量(または単位体積)当たりのポテンシャルエネルギーが高いため、同じ量のエタノールブレンドでより多くのパワーを得るならば、それは通常のガスを非効率的に燃焼させているからです。もちろん、彼の燃料システムは、単にエタノールブレンドで燃料をエンジンに速く供給している可能性があります(そのサイトでは、私が見ることができる電力量の燃料消費量を比較していません)。
追加された 著者 pauldoo,
..食用作物ではなくバイオ燃料作物を栽培するために世界中の農耕地を使用したとしても、化石燃料を取り替えるのにまだ十分ではない... ?人類が化石燃料に依存するかどうかは、見通しの良い素晴らしい方法であり、私はそれを使いたいと思っています。
追加された 著者 schmidty,
@FreeManは、科学的な出版物とみなされるために、情報源のないブログ記事ですか?私はこの世界で何をしていますか?
追加された 著者 Brian Warshaw,
参照のための基礎としてあなた自身の非科学的研究を持つことは、そのような声明には本当に適切ではありません。この分野には多くの学術論文があります。
追加された 著者 Brian Warshaw,
「[エタノールは]いくつかの種類のシールとホースを溶かす溶剤です。だから、ケロシンのように。顕著な点は、エタノールが灯油で動くように設計されたエンジンのシールおよびホースを溶解する可能性があることである(エタノールを使用するように設計されたエンジンのシールおよびホースを灯油が溶解するように)。
追加された 著者 bentford,
@ GdD - 「それは吸湿性です」 ...灯油もそうですが、そのポイントは何ですか?
追加された 著者 rawpower,
@GdD - 私はあなたが少しの水を考慮しているかわからない...しかし、ジェット燃料は、藻類や微生物が飛行機の燃料タンクで無制限に成長するのに十分な水を持っています。
追加された 著者 rawpower,
世界中のほとんどのガソリンは実際にはエタノールの10%または15%のブレンドですので、私は "シールとホースのいくつかの種類を解消する"問題は解決するのが難しくないと推測しています。私が間違っている場合は、説明して明確にしてください。
追加された 著者 cpm,
@user、おそらくあなたは彼の声明を却下する前にGgDにチェックしておくべきでしょう - 彼は査読済みの科学的出版物を準備していて、彼の個人的なブログに初期結果を公開しているかもしれません。 (そして再び、彼はそうではないかもしれない。)
追加された 著者 FreeMan,
@GdD:「十分な」バイオ燃料を持っているかどうかは問題ではない。それは全く問題ではない。実際の限界は燃料供給ではなくCO2です。すぐに定常状態に到達する必要があります。化石燃料をCO2中性のバイオ燃料に置き換えることによってその一部を達成することができますが、残りの部分は燃料の使用を削減することで達成する必要があります。
追加された 著者 MSalters,
灯油は吸湿性がほとんどありませんが、ジェット燃料の仕様は30ppmの含水量です。エタノール混合物は、6000〜7000ppmの含水量を有することができる。
追加された 著者 GdD,
水はどんな燃料にも入ることができます。これはタンクが冷たいときにしばしば起こります。藻類を生育させることができる水は吸湿性が低く、吸収されていないより多くの遊離水である。ジェットはそれをあまり吸収しないので、それ以上のことがあります。
追加された 著者 GdD,
これは、@Maltersと同時に、十分なバイオマスと食糧を育てることができるという問題です。伝統的なバイオ燃料作物には土地や淡水がたくさんあります。そのため、藻類ベースのバイオマスは非常に重要です。
追加された 著者 GdD,
@FreeMan、私はバイオ燃料を一切却下するつもりはない、バイオマスの持続可能な供給源を持たなければならず、エタノールは航空にとって良い選択ではないと言っている。セルロースベースのアルコール燃料を経済的に製造することができ、藻ベースのディーゼル燃料を量産することができれば、食品作物に対する圧力はないだろう。しかし、話題から離れて
追加された 著者 GdD,
その声明は私自身の研究の数週間に基づいており、私はここでブログ記事にまとめました: tetsui.net/gdblog/2011/06/17/why-biofuels-make-no-sense
追加された 著者 GdD,
解決しにくいのではありません。シールやホースを溶かすことのない新しいもので置き換えます。過去20年間に建設されたほとんどの自動車には15%のエタノールに耐えられるシールがあり、古い車はシールやホースが劣化すると修理を必要としないことがよくあります。 10-15%のエタノールは速いシールを破壊しません。
追加された 著者 GdD,
@FreeMan:それを見るもう1つの方法は、所与のサイズのエンジンがガソリンよりも速くエタノールを推測することができることである。エタノールの最大供給速度がガソリンよりも多い量は、その体積エネルギー密度がより低い量を超え、エンジンがより多くの出力を生成することを可能にする。
追加された 著者 DrColossos,
GdDがどのように燃料作物を栽培するのが長期的な答えではないか、どちらの例が挙げられているか:東南アジアで激しいペースで成長しているパーム油作物は、地球上で最高の炭素吸収源である巨大な古代闘争を破壊している何世紀にもわたり改革に取り組んでいます。パーム・オイル・プランテーションがCO2に与える正味の影響は、本当に悪いことです。
追加された 著者 TomMcW,

はい、ジェット/タービンエンジンはエタノールで稼動することができますが、エタノールにはJet-A燃料の質量単位あたりのエネルギー含有量のわずか60%しかありません。つまり、同じエネルギー出力を得るには67% 。

エタノールで燃料を補給する場合は、各航空機の追加燃料を増やさなければなりません(低密度燃料の周りに詰め込む必要があるため)。

タービンエンジンのための代替エネルギー使用が広く研究されている。問題は常にJet-Aよりもはるかに少ないエネルギー密度で、それらを実行不能にすることです。

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私はこの答えがそれを示唆していると思うのですが、その余分な燃料量を持ち歩くことは飛行機が空中にとどまるためのより多くの力を必要とすることを明示的に指摘する価値があります。したがって、同じ時間内に同じペイロードを同じ距離だけ移動させるための燃料要件は、燃料エネルギー密度が低下するにつれて超直線的に増加する。これは、一般に、同じ仕事が達成された場合に、より多くの汚染を意味する。
追加された 著者 pauldoo,
はい、私はエタノールがはるかに少ないエネルギー量を持っていることを知っているので、今日は経済的ではありません。あなたが言ったことは間違っていたので、私はダウンボトムしませんが、今日のエンジンでは、効率の低下ではなくメンテナンスの変更のような、エタノールの使用に関する詳細を本当に探しています。
追加された 著者 cpm,

私は実際のジェットエンジンの専門家ではない。私はエタノールでジェットを走らせるのは一般的には可能だと思うが、若干の変更が必要かもしれない。一部の材料はエタノールに耐性がなく、交換が必要な場合があります。

しかし、エタノールを使用しない主な理由は、それがはるかに少ないエネルギーを含んでいるということです。ジェット燃料の43MJではなく、27MJ/kgです。 同じエネルギー需要(すなわち、飛行全体)の場合、航空機は60%以上の燃料と、追加の燃料を運ぶための追加の燃料を必要とする。

ウィキペディア(燃料重量は0.8kg/lで計算される)からのA​​380に関するいくつかのデータがあります:

Maximum take-off weight    575,000 kg (1,268,000 lb)
Operating empty weight     276,800 kg (610,200 lb)
Max. fuel capacity         256,000 kg (564,000 lb) (44% MTOW)
-------------------------------------------------------------
Calculated payload:        299,000 kg

航空機がエタノールを使用すると、これは次のように変わります。

Maximum take-off weight    575,000 kg (1,268,000 lb)
Operating empty weight     276,800 kg (610,200 lb)
ethanol equivalent:        407,000 kg (900,000 lb) (70% MTOW)
-------------------------------------------------------------
Calculated payload:       -108,000 kg (-240,000 lb)

あなたが追加の燃料を積み込むことができたとしても、航空機は積載量がなくても離陸するのに重くなります。

コスト(または入手可能)ではなく、エタノールを不適切なものにする悪いエネルギー密度です。

バイオディーゼルのようなジェット燃料に似たものを使用する方が良いでしょう。これは陸上ディーゼルに似ています。バイオ燃料は、典型的には、より低いエネルギー密度を有するが、技術的に不適当であるとは限らない。

そのような航空燃料にはさまざまな種類があり、ウィキペディアには、バイオ燃料を使ったテスト飛行機や商業飛行機が目立っています。ほとんどの場合、化石燃料とバイオ燃料の混合物が使用されましたが、一部のフライトでは、1つのエンジン(または航空機全体)が純粋なバイオ燃料によって駆動されていました。

あらゆる種類のバイオ燃料の主な問題は、まだ入手可能です。私たちは単に化石燃料を完全に置き換えるだけの生産はできません。

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ガスエンジンのための燃料の直接的な変換は、空燃比の変化である。燃料供給、潤滑、腐食などの他の要因が発生します。これらは、私が変換した車では問題になりません。ここで取り上げなければならない1つの態様は、結果として生じるシステムの重量対電力比である。同じエンジンを使用して、エタノールに切り替えることで、より多くのパワーを車に加えることができます。はい、あなたはもっと頻繁に記入しなければなりません。はい、古い車にシールが付いているかもしれません。結論:速く、安く、排気ガスが悪くない。 Oak Ridge国立研究所の科学者によって開発されたエタノールを製造するための新しい技術があり、産業用煙突の排気ガスをエタノールに変換します。これは、汚染源を清浄にしながら、汚染の少ない燃料を提供する新しい燃料源です。穀物は関与していないので、食物源に衝突することはありません。 NASAは、偽の亜麻から作られた新しいバイオ燃料のテストを行っています。青い天使たちはこの新しいもので50/50飛んでいます。海軍は2030年に切り替える予定です。私はそれがより速く起こるよう求めています。誰でもバイオ燃料に興味があればチェックしてみるべきだ。プラントは燃料生産のために育てられたことがないので、機会があります。興味深いサイドノートは、福島周辺のものが植えられています。遺伝的変異が起こりそうです。これらの突然変異の中には、燃料生産能力に影響を与えるものがあります。

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サイトへようこそ。情報に感謝します。可能であれば、参考資料へのリンクを投稿してください。
追加された 著者 cpm,

いいえ!両方とも最初に尋ねられ、改訂されました。いいえ!

メンテナンス?ジェットエンジンは燃料で潤滑されています。エタノールは、動く表面を保護するのに必要な粘度および潤滑性を有さない。飛行後の交換はいかがですか?

エンジンの前部にある高バイパスファンには、後部の「ジェット」部分から一定量のシャフトホースの動力が必要です。既存の燃料ラインは、最大出力またはピーク効率のいずれかを達成するのに十分なエタノールを供給することができない。

エタノールの燃焼には、以下のものに限定されない再工学が必要です。

  • 再循環油潤滑ポンプ
  • オイルクーラー(ドラッグを増加させる)
  • より大きな燃料ライン
  • エタノール安全シール

商業的な戦いの大部分が完全な燃料で離陸しないので、エタノールの低密度だけではその使用が妨げられないため、常に余分な量があります。しかし、L.A.からシドニーまでの最長直行便には燃料停止が必要です。追加の着陸と離陸を既存のルートと燃料貯蔵所に追加することは、ほとんど単語問題を定義します。

エタノール?いいえ!

ピーナッツオイル?はい

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既存のルートと燃料貯蔵所に余分な着陸と離陸を追加することは、ほとんど単語の問題を定義します。 ehum、何ですか?あなたは明確にすることができますか?
追加された 著者 conmulligan,
ああ、大丈夫。したがって、その文に define の前に追加の があるようです
追加された 著者 conmulligan,
実際のジェットエンジンは燃料で潤滑されていません。彼らは別のオイルシステムを持っています(レシプロエンジンとは対照的に)主な目的はベアリングを冷却することです、その目的の一部は潤滑油を供給することです
追加された 著者 Chris V,
@Federicoの現在の旅客機とルートは、航空機がA点からB点に至るまでの燃料タンクの能力を中心に構築されています。 (あるいはルートのマージンが減少し、潜在的に危険なレベルを超えている可能性があります)。これは、航空機がそこで燃料停止を行うようにルートを変更するか、航空機に大きな燃料タンクを設置するかのいずれかを考え始める必要があることを意味します。
追加された 著者 air,
@Federico燃料タンクが大きいほどタンクの持ち運びが増えることを意味しますが、燃料の停止はより多くの時間と摩耗と疲労とコストを意味します(巡航高度から降りて、キャビンを土砂降り、土地を離陸して再加圧して高度に戻る必要があります)同じ距離を飛ぶために燃える燃料を増やす必要があることを意味します。
追加された 著者 air,