Het verduurzamen van de luchtvaart is niet alleen een technologische opgave, maar ook een logistieke. Voor vliegen op schonere brandstof moeten bijvoorbeeld wel voldoende voorzieningen zijn op een vliegveld. Onderzoeker Bruno Santos maakt inzichtelijk wat nieuwe type toestellen en brandstoffen betekenen voor de logistieke operatie. Die kennis moet investeringen in verduurzaming in een stroomversnelling brengen.
Vliegen draagt bij aan welvaart en welzijn van mensen, maar ook aan klimaatverandering. Met de ambitie voor een klimaatneutrale luchtvaart in 2050 werkt de vliegindustrie aan het minimaliseren van de klimaatimpact. Dat gebeurt met behulp van de TU Delft. Bijdragen aan een schone luchtvaart is een van de speerpunten van de universiteit. In Delft wordt onderzoek gedaan naar onder meer duurzamere productie en onderhoud van vliegtuigen, energiezuinige vliegtuigontwerpen, zoals de Flying-V, en schonere voortstuwing, zoals synthetische of bio-kerosine, waterstof en elektriciteit. Ook op het gebied van efficiëntere operaties door luchtvaartmaatschappijen en duurzamere luchthavens liggen mogelijkheden voor vergroening.
Gevolgen andere modellen en aandrijving
Bruno Santos kijkt als associate professor Airline Operations wat de verschillende oplossingen betekenen voor de hele luchtvaartoperatie. “Vliegen met een andere brandstof of nieuw type toestel heeft verschillende economische en sociale gevolgen. Het betekent onder meer dat een maatschappij haar vloot deels of helemaal moet vervangen. Dat is enorm kostbaar. Daarnaast heeft een andere aandrijving effect op het gewicht en de afstand die een toestel kan afleggen. Een batterij is bijvoorbeeld erg zwaar, waardoor een elektrisch vliegtuig een beperkte reikwijdte heeft. Dat kan betekenen dat er een extra stop nodig is. Dat heeft gevolgen voor de reisduur en beschikbaarheid van de vloot. Hybride aandrijving – deels brandstof, deels elektrisch – heeft weer een groter bereik.”
Logistieke opgaven luchthavens
De veranderingen zorgen ook voor uitdagingen op luchthavens. Zo zorgt de mix van brandstoffen bijvoorbeeld voor een enorme logistieke opgave. Santos: “Iedere brandstof of energiedrager vraagt om specifieke maatregelen en een eigen infrastructuur. Voor elektrische vliegtuigen moet je bijvoorbeeld zorgen voor voldoende oplaadpunten. Tankpunten voor waterstof moeten mogelijk wat verder bij de terminals vandaan staan. Maar dat zorgt wel weer voor extra kosten en een langere tijd dat het toestel aan de grond staat. Daarnaast hebben logistieke aanpassingen gevolgen voor de mensen die op een luchthaven werken, zoals het grondpersoneel en onderhoudsdiensten. Het vraagt om andere kennis, functies en bezetting.”
Iedereen kijkt naar elkaar
Een groot deel van de puzzel richting 2050 bestaat uit de investeringsopgave. Want de luchtvaart wil best betalen voor verduurzaming, maar blijft wel een commerciële sector. Santos: “Voordat een partij gaat investeren wil het eerst weten of iets uit kan. Het probleem is alleen dat iedereen nu naar elkaar kijkt. Een vliegtuigbouwer ontwikkelt pas een nieuw type toestel als een maatschappij daarom vraagt. Maar die wil er op haar beurt wel weer zeker van zijn dat er voldoende voorzieningen zijn om brandstof te tanken of een batterij te kunnen opladen. Aan de andere kant kan een luchthaven dan weer zeggen: ik ga pas voorzieningen aanleggen zodra er genoeg vraag is. Duurzame innovatie heeft dus tijd en afstemming nodig. Dat proces kunnen we versnellen met modellen die de toegevoegde waarde van nieuwe technologieën kunnen aantonen bij de betrokken partijen.”
Vraag en aanbod op elkaar afstemmen
Een van de modellen waar Santos aan werkt moet zorgen voor betere afstemming van vraag en aanbod. “Wanneer je kunt zeggen dat binnen dertig jaar de helft van de vliegtuigen op waterstof vliegt, weet je ook welke voorzieningen een luchthaven moet aanleggen. Ook moet je laten zien in welke fases dat gebeurt, zodat je weet wanneer je welke stap moet zetten. Een maatschappij vervangt niet van de ene op de andere dag de hele vloot, maar een luchthaven ook niet de hele infrastructuur. Daarbij moet je ook weer rekening houden met de productie van de energiebronnen en de aanvoer naar een vliegveld. De luchtvaartsector heeft dus niet alles in eigen hand.”
Veel creatieve vrijheid
Santos vindt het mooi dat hij vanuit de TU Delft kan bijdragen aan het verduurzamen van de vliegindustrie. “Het leuke is dat we als onderzoekers heel veel vrijheid hebben en flexibel zijn. We kunnen het ons veroorloven tien ideeën en concepten te bedenken waar er uiteindelijk maar een of twee van worden uitgevoerd. Die ruimte heeft een vliegtuigbouwer niet. Daarnaast haal ik veel plezier uit het oplossen van problemen. En dat zijn er nogal wat in de luchtvaart. De ontwikkeling van nieuwe groene technologieën is in mijn ogen de enige manier om te kunnen blijven vliegen en toekomstige generaties de mogelijkheid te bieden de wereld te ontdekken.”
Digitale kopie nieuw type vliegtuig
Voor het schetsen van een goed toekomstbeeld hoopt Santos binnen een paar jaar een digital twin van een luchtvaartmaatschappij te ontwikkelen. In zo’n virtuele kopie simuleren agents – computermodellen – verschillende besluitvormende eenheden binnen de operatie van een maatschappij. Santos: “Denk aan de planners van de vlootontwikkeling of het onderhoud. Vervolgens kunnen we aan de hand van een simulatie inschatten hoe een maatschappij zich zal aanpassen aan nieuwe technologieën of innovatieve operaties. Wij kunnen het model bijvoorbeeld de optie geven om een Flying-V op waterstof te laten draaien en zo inschatten hoe het netwerk en de operatie daarvoor veranderen, hoeveel CO₂-uitstoot wordt bespaard en wat de kosten zijn voor de passagiers.”
Duurzame winst op korte termijn
Hoewel de grote slagen voor een klimaatneutrale luchtvaart pas over een aantal jaar gemaakt zullen worden, is er op korte termijn wel groene winst te behalen, benadrukt Santos. “Een snelle manier om het klimaateffect van luchtvaartactiviteiten te verminderen, is activiteiten efficiënter te maken. Bijvoorbeeld met digitalisering, procesoptimalisering en inzet van data. Met real time monitoring, bijvoorbeeld, kun je de conditie van een toestel en onderdelen heel nauwkeurig in beeld brengen. Daarmee voorkom je onnodige vervanging. Bovendien zorg je met tijdig onderhoud voor een langere levensduur van een toestel. Verder vind ik elektrisch taxiën een interessante ontwikkeling. Dat wordt momenteel al getest op Schiphol. Daarmee kun je het brandstofgebruik op een luchthaven enorm terugbrengen.”
