A4.1 - SUstainability Modelling and Analysis of Future aircraft systems (SUMAFly)

Übersicht

Projektbeschreibung

Das Projekt "SUstainability Modeling and Analysis of Future Aircraft Systems", kurz SUMAFly, fokussiert die Entwicklung und Anwendung von Methoden des „Life Cycle Engineering“ zur lebenszyklusorientierten Nachhaltigkeitsbewertung von zukünftigen Flugzeugsystemen. Hierbei werden insbesondere die in neuartigen Antriebskonzepten eingesetzten Energieträger, -speicher und -wandler wie beispielsweise Lithium-Ionen-Batterien oder Brennstoffzellen analysiert. Durch eine systematische Modellierung der Stoff-, Energie- und Kapitalströme im Lebenszyklus dieser Antriebskonzepte werden die Grundlagen für die Bewertung der ökologischen, ökonomischen und sozialen Nachhaltigkeit geschaffen und Entscheidungen hinsichtlich neuer Flugzeugkonzepte in frühen Entwicklungsphasen unterstützt.

Zielsetzung und Vorgehen

Ziel des Projektes ist die Entwicklung von Methoden zur lebenszyklusorientierten Nachhaltigkeitsbewertung von zukünftigen Flugzeugsystemen. Hierzu erfolgt zunächst eine systematische Modellierung der Stoff-, Energie- und Kapitalströme in allen Phasen des Lebenszyklus. Auf dieser Basis wird eine ausführliche Sachbilanz der Umweltwirkungen des Produktsystems erstellt, die die Grundlage der anschließenden Nachhaltigkeitsbewertung bildet.

Durch SUMAFly soll gemäß des „Drei-Säulen-Modell's der nachhaltigen Entwicklung“ eine ganzheitliche Bewertung neuartiger Antriebskonzepte hinsichtlich Aspekten der ökologischen, ökonomischen und sozialen Nachhaltigkeit ermöglicht und so die Entscheidung im Hinblick auf bestimmte Flugzeugkonfigurationen in frühen Entwicklungsphasen unterstützt werden. Hierzu wird ein "Life Cycle Engineering" Tool entwickelt, welches die mehrdimensionale Nachhaltigkeitsbewertung von verschiedenen Konfigurationen ermöglicht.

Details des Projekts

Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik

Prof. Dr.-Ing. Christoph Herrmann

Principal Investigator

Website

Dr.-Ing. Juan Felipe Cerdas

Wissenschaftlicher Mitarbeiter

Website

Sofia Pinheiro Melo, M. Sc.

Wissenschaftliche Mitarbeiterin

Website

Institut für Automobilwirtschaft und Industrielle Produktion

Prof. Dr. Thomas S. Spengler

Principal Investigator

Website

Dr. Christian Thies

Wissenschaftlicher Mitarbeiter

Dr. Alexander Barke

Wissenschaftlicher Mitarbeiter

Website

Barke, A.; Thies, C.; Melo, S. P.; Cerdas, F.; Herrmann, C.; Spengler, T. S. (2023): Maintenance, repair, and overhaul of aircraft with novel propulsion concepts – Analysis of environmental and economic impacts, in: Procedia CIRP, 116, pp. 221–226.

Barke, A.; Cistjakov, W.; Steckermeier, D.; Thies, C.; Popien, J.-L.; Michalowski, P.; Melo, S. P.; Cerdas, F.; Herrmann, C.; Krewer, U.; Kwade, A.; Spengler, T. S. (2022): Green batteries for clean skies: Sustainability assessment of lithium-sulfur all-solid-state batteries for electric aircraft, in: Journal of Industrial Ecology, 27 (3), pp. 795–810.

Melo, S. P.; Tonghyani, S.; Cerdas, F.; Xi, L.; Gao, X.; Lindner, L.; Barke, A.; Thies, C.; Spengler, T. S.; Herrmann, C. (2022): Model-based Assessment of the Environmental Impacts of Fuel Cell Systems designed for eVTOLs, in: International Journal of Hydrogen Energy, 48 (8), pp. 3171–3187.

Barke, A.; Bley, T.; Thies, C.; Weckenborg, C.; Spengler, T. S. (2022): Are sustainable aviation fuels a viable option for decarbonizing air transport in Europe? An environmental and economic sustainability assessment, in: Applied Sciences, 12 (2), 597.

Barke, A.; Thies, C.; Melo, S. P.; Cerdas, F.; Herrmann, C.; Spengler, T. S. (2022): Comparison of conventional and electric passenger aircraft for short-haul flights – A life cycle sustainability assessment, in: Procedia CIRP, 105, pp. 464–469.

Melo, S. P.; Cerdas, F.; Barke, A.; Thies, C.; Spengler, T. S.; Herrmann, C. (2022): Life Cycle Engineering Modelling Framework for emerging electric aircrafts – the contribution of eVTOLs towards a more sustainable urban mobility, in: Procedia CIRP, 105, pp. 368–373.

Barke, A.; Thies, C.; Melo, S. P.; Cerdas, F.; Herrmann, C.; Spengler, T. S. (2021): Life cycle sustainability assessment of potential battery systems for electric aircraft, in: Procedia CIRP, 98, pp. 660–665.

Melo, S. P.; Barke, A.; Cerdas, F.; Thies, C.; Mennenga, M.; Spengler, T. S.; Herrmann, C. (2020): Sustainability Assessment and Engineering of Emerging Aircraft Technologies – Challenges, Methods and Tools, in: Sustainability, 12 (14), 5663.

Barke, A.; Thies, C.; Melo, S. P.; Cerdas, F.; Herrmann, C.; Spengler, T. S. (2020): Socio-economic life cycle assessment of future aircraft systems, in: Procedia CIRP, 90, pp. 262–267.

Melo, S. P.; Cerdas, F.; Barke, A.; Thies, C.; Spengler, T. S.; Herrmann, C. (2020): Life Cycle Engineering for future aircraft systems: the case of eVTOL vehicles, in: Procedia CIRP, 90, pp. 297–302.

Kontakt

Projektleitung

Prof. Dr.-Ing. Christoph Herrmann

Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik
+49 531-391-7149

Prof. Dr. Thomas S. Spengler

Institut für Automobilwirtschaft und Industrielle Produktion
+49 531-391-2202

Einrichtung

Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik

Technische Universität Braunschweig
Langer Kamp 19b
D-38106 Braunschweig

Institut für Automobilwirtschaft und Industrielle Produktion

Technische Universität Braunschweig
Mühlenpfordtstraße 23
D-38106 Braunschweig