1/46 T.Selderbeek - Taxiën van Vliegtuigen Taxiën van vliegtuigen Afstudeerpresentatie - T. Selderbeek - 20 december 2012

2/46 T.Selderbeek - Taxiën van Vliegtuigen Inhoud Inleiding onderzoek Taxi strategieën Rekenmodel Casestudy Resultaten Conclusies en aanbevelingen

3/46 T.Selderbeek - Taxiën van Vliegtuigen Inleiding Taxiën Term: Landing and Take off (LTO) Cycle

4/46 T.Selderbeek - Taxiën van Vliegtuigen Inleiding Probleemschets Hoog brandstofverbruik (kerosine) Schatting Airbus 7 miljard dollar in 2012 Grote hoeveelheden emissies (CO 2, HC, CO, NO X ) 18 miljoen ton CO 2 per jaar Milieu (globaal en lokaal) Gezondheid Steeds strengere milieueisen voor luchthavens en vliegtuigmaatschappijen

5/46 T.Selderbeek - Taxiën van Vliegtuigen Inleiding Verdeling emissies - LTO cycle van een Boeing 737 Boeing per LTO cycle: Taxiën:  300 kg kerosine,  1000 kg CO 2 Vlucht van 1000 km (taxi out - vertrek – vlucht – landen - taxi in):  3600 kg kerosine,  kg CO 2

6/46 T.Selderbeek - Taxiën van Vliegtuigen Inleiding Oorzaak Taxiën met behulp van alle vliegtuigmotoren op een laag vermogen Vliegtuigmotor inefficiënt bij laag vermogen Taxitijd, gemiddeld op grote Amerikaanse luchthavens: Taxi in: 7.8 minTaxi out: 18.5 min New York JFK airport gemiddelde totale taxi tijd was 40 min (2010)

7/46 T.Selderbeek - Taxiën van Vliegtuigen Inleiding Huidige situatie

8/46 T.Selderbeek - Taxiën van Vliegtuigen Inleiding Hoofdonderzoeksvraag : “Kan een alternatieve kosteneffectieve taxi strategie resulteren in een lagere emissie tijdens het taxiën van een vliegtuig?” Taxi strategie: Hoe krijg je het vliegtuig van A naar B Techniek Kosten Logistiek Doelstelling

9/46 T.Selderbeek - Taxiën van Vliegtuigen Taxi strategieën A – Taxiën met behulp van alle vliegtuigmotoren Huidige situatie B – Eenmotorig taxiën C – Slepen van vliegtuigen D – Elektrisch taxiën

10/46 T.Selderbeek - Taxiën van Vliegtuigen Taxi strategieën Opwarmen en afkoelen van de motoren Alle motoren moeten opwarmen voor vertrek (5 min) Alle motoren moeten afkoelen na landing (3 min)

11/46 T.Selderbeek - Taxiën van Vliegtuigen Taxi strategieën 1 motor uit voor tweemotorige vliegtuigen 50% 3 motoren uit voor viermotorige vliegtuigen75% + Geen investeringskosten voor vliegtuig en luchthaven - Nog steeds een vliegtuigmotor - Technische beperkingen (korte bochten) B – Éénmotorig taxiën

12/46 T.Selderbeek - Taxiën van Vliegtuigen Vliegtuig wordt gesleept door een tractor “towing tug” Taxi strategieën C – Slepen van vliegtuigen (operational towing)

13/46 T.Selderbeek - Taxiën van Vliegtuigen Tijdens slepen staan de vliegtuigmotoren uit Minder brandstof verbruik en emissie Minder geluidsoverlast Minder FOD kosten Tijdens slepen is de APU van het vliegtuig actief APU = auxiliary power unit, interne generator in het vliegtuig Tugs zijn diesel aangedreven Kosten worden gemaakt op luchthaven, niet aan vliegtuig Tugs zijn relatief langzaam (Topsnelheid 24 km/u t.o.v 40 km/u) Aanpassing aan de logistiek op een luchthaven Taxi strategieën C – Slepen van vliegtuigen (operational towing)

14/46 T.Selderbeek - Taxiën van Vliegtuigen Taxi strategieën C – Impact luchthaven

15/46 T.Selderbeek - Taxiën van Vliegtuigen FOD: Foreign object damage Geen draaiende motoren => minder beschadigingen => minder onderhoud => minder kosten Taxi strategieën C – FOD kosten

16/46 T.Selderbeek - Taxiën van Vliegtuigen Slepen is al bekend op luchthavens maar geen lange afstanden. Onderhoud (Laag gewicht) Pushback (Vliegtuig staat met neus naar gate) Huidige tugs kunnen vliegtuigen niet langdurig slepen Vermoeiing bij het landingsgestel bij de neus Nieuw soort tug “Taxibot” in ontwikkeling (IAI & Ricardo) Taxi strategieën C – Slepen van Vliegtuigen (operational towing)

17/46 T.Selderbeek - Taxiën van Vliegtuigen Taxi strategieën C – Taxibot

18/46 T.Selderbeek - Taxiën van Vliegtuigen Taxi strategieën Elektromotor in het wiel van een vliegtuig, aangedreven door de APU D – Elektrisch taxiën

19/46 T.Selderbeek - Taxiën van Vliegtuigen Taxi strategieën Verschillende fabrikanten (voor of achterwielen) Wheeltug L-3 & Crane (Greentaxi) Safran & Honeywell (Electric green taxing system) De vliegtuigmotoren staan uit: Minder brandstof verbruik en emissie Minder geluidsoverlast Minder FOD kosten APU levert het vermogen Geen pushback operatie meer nodig Aanpassingen aan het vliegtuig, niet aan de luchthaven Nadeel - zwaarder vliegtuig Voordeel - Kan op elke luchthaven worden gebruikt D – Elektrisch taxiën

20/46 T.Selderbeek - Taxiën van Vliegtuigen Taxi Strategieën D – Elektrisch taxiën

21/46 T.Selderbeek - Taxiën van Vliegtuigen Rekenmodel Om de strategieën te beoordelen en vergelijken Basis model

22/46 T.Selderbeek - Taxiën van Vliegtuigen Rekenmodel Q E Emissions produced during the taxiing operation [gram] Q̇ E,strategy Emission rate during the taxi strategy [gram/s] n max Total number of engines of an aircraft [-] Q̇ A,idling Specific fuel consumption of one idling aircraft engine [kg/s] t total Total taxi time [s] t wucd Time for the engines require to warm up or cool down [s] EI Idling Emissions indices of an idling aircraft engine [gram emissions per kg fuel] Formule

23/46 T.Selderbeek - Taxiën van Vliegtuigen Rekenmodel Het programma

24/46 T.Selderbeek - Taxiën van Vliegtuigen Casestudy Case 1: Schiphol Case 2: Nieuwe vliegtuigen Case 3: Langere taxitijden Schiphol heeft relatief korte taxitijden Case 4: Effect per vliegtuigtype Cases

25/46 T.Selderbeek - Taxiën van Vliegtuigen Casestudy Maximale effect => elke LTO cycle wordt beïnvloed Vluchtschema van Amsterdam Airport Schiphol 1 week: 4030 LTO cycles, 21 verschillende vliegtuigtypes Case 1: Schiphol

26/46 T.Selderbeek - Taxiën van Vliegtuigen Casestudy A.Taxiën met behulp van alle vliegtuigmotoren B.Eenmotorig taxiën C.Slepen van vliegtuigen D.Elektrisch taxiën Totale emissie productie van een vluchtschema van 1 week (4030 LTO cycles) StrategieAB%C%D% CO 2 emissie (ton x 1000) 3,392,51-26,1%2,51-26,0%2,00-41,0% HC emissie (ton) 2,591,91-26,2%1,49-42,6%1,34-48,4% CO emissie (ton) 23,2517,15-26,2%13,97-39,9%11,91-48,8% NO X emissie (ton) 4,693,47-26,0%4,802,5%3,28-29,9% Case 1: Schiphol - Resultaten

27/46 T.Selderbeek - Taxiën van Vliegtuigen Casestudy Case 1: Schiphol - Resultaten Reductie percentage ten opzichte van strategie A (huidige situatie) B: Eenmotorig taxiën, C: Slepen van vliegtuigen, D: Elektrisch taxiën.

28/46 T.Selderbeek - Taxiën van Vliegtuigen Casestudy Case 2: Nieuwe vliegtuigen De impact van nieuwe vliegtuigtypes Boeing 767 vervangen door Boeing 787 Airbus A330 vervangen door Airbus A350 Boeing 747 and Boeing 777 vervangen door Airbus A380

29/46 T.Selderbeek - Taxiën van Vliegtuigen Casestudy Case 2: Nieuwe vliegtuigen StrategieA1A2B1B2C1C2D1D2 CO 2 emissie (ton x 1000) 3,393,81-26%-28%-26%-28%-41%-42% HC emissie (ton) 2,592,22-26% -43%-42%-48%-49% CO emissie (ton) 23,2523,56-26%-28%-40% -49% NO X emissie (ton) 4,695,48-26%-29%-3%-5%-30%-33% Nieuwe vliegtuigtypes zijn niet schoner met taxiën Totale emissie neemt toe, reductie effect neemt ook toe. A.Taxiën met behulp van alle vliegtuigmotoren B.Eenmotorig taxiën C.Slepen van vliegtuigen D.Elektrisch taxiën Totale brandstof verbruik en emissie productie van een vluchtschema van 1 week (4030 LTO cycles)

30/46 T.Selderbeek - Taxiën van Vliegtuigen Schiphol heeft relatief korte taxitijden en hogere taxi snelheden. Andere luchthaven met ongeveer zelfde aantal vluchten maar langere taxitijd: John F. Kennedy International Airport Gemiddelde taxi out tijd: Schiphol: 12 min - JFK: 28 min Zelfde vluchtschema, alleen andere taxi afstanden en snelheden Case 3: Langere taxitijden Casestudy

31/46 T.Selderbeek - Taxiën van Vliegtuigen A.Taxiën met behulp van alle vliegtuigmotoren B.Eenmotorig taxiën C.Slepen van vliegtuigen D.Elektrisch taxiën StrategieAB%C%D% CO 2 emissie (ton x 1000) 8,384,84-42,3%3,43-59,1%2,84-66,1% HC emissie (ton) 6,303,67-41,7%1,70-73,0%1,46-76,8% CO emissie (ton) 57,1132,98-42,2%16,56-71,0%12,53-78,1% NO X emissie (ton) 11,636,70-42,3%7,64-34,3%5,98-48,5% Case 3: Langere taxitijden Casestudy Totale brandstof verbruik en emissie productie van een vluchtschema van 1 week (4030 LTO cycles)

32/46 T.Selderbeek - Taxiën van Vliegtuigen Case 3: Langere taxitijden Casestudy Reductie percentage ten opzichte van strategie A (huidige situatie) B: Eenmotorig taxiën, C: Slepen van vliegtuigen, D: Elektrisch taxiën.

33/46 T.Selderbeek - Taxiën van Vliegtuigen StrategieA1A3B1B3C1C3D1D3 CO 2 emissie (ton x 1000)3,398,3826%42%26%59%41%66% HC emissie (ton)2,596,3026%42%43%73%48%77% CO emissie (ton)23,2557,1126%42%40%71%49%78% NO X emissie (ton)4,6911,6326%42%-3%34%30%49% Case 3: Langere taxitijden Casestudy Langere taxitijden verhogen niet alleen de totale emissies maar ook het effect van de strategieën.

34/46 T.Selderbeek - Taxiën van Vliegtuigen Maximale effect op een vliegtuigtype Opwarmen en afkoelen van de motoren niet meegenomen Resultaat: B: Eenmotorig taxiën 50% reductie voor tweemotorige vliegtuigen, 75% reductie voor viermotorige vliegtuigen D: Elektrisch taxiën Reductie bij elke type vliegtuig van rond de 80% Casestudy Case 4: Effect per vliegtuigtype

35/46 T.Selderbeek - Taxiën van Vliegtuigen C: Slepen van vliegtuigen Effect verschilt enorm per vliegtuigtype Dieselmotoren in de tugs zijn soms vervuilender dan de vliegtuigmotoren. Casestudy Case 4: Effect per vliegtuigtype

36/46 T.Selderbeek - Taxiën van Vliegtuigen Casestudy Kosten Brandstofkosten Kerosine & diesel Emissie kosten (CO 2, HC, CO, NO X ) Pushback kosten (niet bij elektrisch taxiën) FOD kosten Investeringskosten (tug en elektromotor)

37/46 T.Selderbeek - Taxiën van Vliegtuigen Casestudy Kosten Schiphol case Alle strategieën zorgen voor een kostenbesparing StrategieABCD Brandstof en emissie kosten€ € € € Pushback kosten (4030 LTO cycles)€ € 0 FOD kosten (4030 LTO cycles)€ € 0 Investeringskosten€ 0 € € Totale kosten van taxi operatie€ € € € Kosten per LTO cycle € 352€ 291€ 313€ 198 Totaal in een jaar (52 weeks) € € € € Totale kosten van het taxiën

38/46 T.Selderbeek - Taxiën van Vliegtuigen Conclusie Casestudy Schiphol Meer dan 20 miljoen euro kan per jaar worden bespaard 70 euro per LTO cycle door brandstof en emissiereductie 80 euro per LTO cycle vanwege het verlagen van FOD kosten en verwijderen van de pushback operatie. Het effect is groter voor luchthavens met langere taxitijden Investeringen bij die luchthavens hebben meer effect. Nieuwe vliegtuigtypes zorgen niet automatisch voor een verlaging van de emissies.

39/46 T.Selderbeek - Taxiën van Vliegtuigen Conclusie - strategie B Grote reductie in brandstofverbruik en emissies Geen investering nodig voor vliegtuig en luchthaven Nog steeds een vliegtuigmotor (Geluidsoverlast & FOD) Technische beperkingen (korte bochten) StrategieAB% Kosten(€)€ € % CO 2 (ton x 1000)3,392,51-26% HC (ton)2,591,91-26% CO (ton)23,2517,15-26% NO X (ton)4,693,47-26% Eenmotorig taxiën

40/46 T.Selderbeek - Taxiën van Vliegtuigen Conclusie - strategie C Grote reductie in brandstofverbruik en emissie. Kan echter ook voor een verhoging zorgen Relatief lage snelheid. Strategie best toepasbaar op taxiroutes met lage taxi snelheden en lange taxi afstanden. Impact op de logistiek van een luchthaven. StrategieAC% Kosten (€)€ € % CO 2 (ton x 1000)3,392,51-26% HC (ton)2,591,49-43% CO (ton)23,2513,97-40% NO X (ton)4,694,8+3% Slepen van vliegtuigen

41/46 T.Selderbeek - Taxiën van Vliegtuigen Conclusie - strategie D Grootste reductie in brandstofverbruik, emissies en kosten Reductie FOD en pushback kosten. Hogere emissie gedurende de vlucht, vanwege het gewicht van de elektromotor. Kan worden gecompenseerd worden door overbodig brandstof te besparen. StrategieAD% Kosten(€)€ € % CO 2 (ton x 1000)3,392-41% HC (ton)2,591,34-48% CO (ton)23,2511,91-49% NO X (ton)4,693,28-30% Elektrisch taxiën

42/46 T.Selderbeek - Taxiën van Vliegtuigen Conclusie Hoofdonderzoeksvraag : “Kan een alternatieve kosteneffectieve taxi strategie resulteren in een lagere emissie tijdens het taxiën van een vliegtuig?” Antwoord: Ja Alle drie de alternatieve taxi strategieën zorgen voor reductie van emissies en kosten Grootste emissie reductie met het elektrisch taxiën. Tevens grootste reductie in kosten. Hoofdonderzoeksvraag

43/46 T.Selderbeek - Taxiën van Vliegtuigen Conclusie 1.Start met het implementeren van eenmotorig taxiën waar mogelijk 2.Bekijk goed de ontwikkelingen van het elektrisch taxiën. Onderzoek positieve effect op capaciteit vliegtuig/luchthaven 3.Slepen van vliegtuigen kan zeer interessant zijn maar meer onderzoek nodig naar impact op de logistiek. Aanbeveling / Advies naar de luchtvaartindustrie

44/46 T.Selderbeek - Taxiën van Vliegtuigen Advies al opgevolgd? Eind november is een intentieovereenkomst gesloten tussen KLM en Wheeltug. Wheeltug plaatsen in de complete vloot 737’s van KLM (50) + =

45/46 T.Selderbeek - Taxiën van Vliegtuigen Taxiën van vliegtuigen wordt een stuk schoner ?!

46/46 T.Selderbeek - Taxiën van Vliegtuigen Dank voor jullie aandacht! Afstudeerpresentatie T. Selderbeek, 20 december 2012