Auf dem Weg zur digitalen Gesamtsystembewertung der Luftfahrt
- DLR-Luftfahrtforschungsprojekt ALICIA (Aviation Life Cycle and Impact Assessment) erarbeitet eine digitale Plattform zur Modellierung und Bewertung der Luftfahrt als Gesamtsystem.
- Zusammenarbeit von 10 DLR-Instituten über eine Projektlaufzeit von 2023 bis 2025
- Schwerpunkte: Luftfahrt, Energie, Digitalisierung
Das Luftfahrtforschungsprojekt ALICIA (Aviation Life Cycle and Impact Assessment) soll erstmals die digitale Bewertung und Abwägung aussagekräftiger Faktoren zu Klimawirkung, Energiebedarf und Wertschöpfung über den gesamten Lebenszyklus hinweg ermöglichen. Damit gestaltet das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) den Weg zur klimaverträglichen Luftfahrt aktiv mit. So gilt es, die bestehenden Kompetenzen verschiedener Fachbereiche der Luftfahrt- und Energieforschung des DLR kollaborativ und synergetisch in einem Projekt zusammenzubringen, um ganzheitliche Lösungen zu entwickeln. Die Gesamtsystemfähigkeit stellt dabei eine besondere Kompetenz des DLR dar, durch welche beispielsweise Auswirkungen von revolutionären Technologien, flugbetrieblichen Verfahren und politischen Maßnahmen hinsichtlich ihrer Einflüsse auf Leistungsfähigkeit und Nachhaltigkeit des Gesamtsystems Luftfahrt bewertet werden können.
Dieses Know-how wiederum hilft bei der Entwicklung innovativer Flugzeugkonzepte ebenso wie bei der Erforschung neuer Energiequellen oder alternativer Kraftstoffe wie zum Beispiel Wasserstoff oder Sustainable Aviation Fuels (SAF; engl. für Nachhaltige Flugkraftstoffe). Dabei ist besonders die Vernetzung von Luftfahrt und Energiesystem hervorzuheben. Somit wird im Rahmen von ALICIA die ganzheitliche Bewertungsfähigkeit des DLR vorangetrieben und digital umgesetzt.
Der DLR-Bereichsvorstand Luftfahrt Dr. Markus Fischer betont zum Projektstart: „Für die Gesamtbewertung des Luftfahrtsystems müssen die vielschichtigen Zusammenhänge und Interaktionen aller beteiligter Systemelemente berücksichtigt werden. Die digitale ALICIA-Plattform soll dementsprechend auf Basis wissenschaftlicher Methoden zur Betrachtung aller relevanter Effekte und Wirkungsmechanismen entwickelt werden. Sowohl die Transparenz als auch die Unabhängigkeit der damit angestrebten Forschungsergebnisse sind essenziell, damit das DLR den Weg zur klimaverträglichen Luftfahrt als neutraler Partner aktiv mitgestalten kann.“
ALICIA-Projektleiter Prajwal Shiva Prakasha vom DLR-Institut für Systemarchitekturen in der Luftfahrt benennt Ziele und die Vision des Projekts: „In ALICIA steht die Definition und Etablierung eines Ansatzes zur ganzheitlichen Bewertung und Potenzialabschätzung der Luftfahrt durch eine Verknüpfung von Impact Assessment (engl. für Folgenabschätzung) und Life Cycle Assessment (engl. für Lebenszyklusanalyse) im Zentrum.“ Dabei sollen noch detailliertere Aussagen beispielsweise zur Klima- und Umweltwirkung der Luftfahrt getroffen werden. Darüber hinaus stehen die Bewertung der globalen Mobilitätsentwicklung, Wirtschaftlichkeit, Energieeffizienz und unmittelbare Umweltwirkung in Flughafennähe wie etwa durch Abgasemissionen und Geräuschimmissionen im Fokus des Ansatzes.
Mithilfe der im DLR etablierten digitalen Technologien des Collaborative Engineerings (engl. für gemeinschaftliche Forschung und Entwicklung) werden die beteiligten DLR-Institute effizient auf Anwendungs-, Schnittstellen und Prozessebene miteinander vernetzt. Zur Visualisierung der Ergebnisse und Unterstützung im Entscheidungsfindungsprozess wird außerdem ein interaktives Dashboard entwickelt. In dieser Dashboard-Anwendung sollen die komplexen Zusammenhänge der gesamten Wirkungskette verständlich dargestellt und für Entscheider interpretierbar gemacht werden. Die Fähigkeit der ALICIA-Plattform zur Erzeugung, Aufbereitung und Darstellung der Bewertungsergebnisse soll anhand von beispielhaften Anwendungsfällen demonstriert werden.
Zum Auftakt fand bereits die Verbindung der verschiedenen Softwarewerkzeuge aller beteiligter Forschungsbereiche statt. Dadurch konnte sich das Team direkt zum Projektbeginn mit den Herausforderungen bei der Entwicklung von standardisierten Schnittstellen und Arbeitsabläufen auseinandersetzen. Durch die interaktive Zusammenarbeit auf Whiteboards haben die Projektteilnehmenden den analogen Entwicklungsprozess kennengelernt, welcher später im Projekt digital umgesetzt wird.
Dr. Björn Nagel, Leiter des DLR-Instituts für Systemarchitekturen in der Luftfahrt, betont: „Die Komplexität bei der Definition vieler Schnittstellen erfordert eine gemeinsame Sprache. Das DLR hat für diesen Zweck CPACS als Datensprache entwickelt, welche bereits im Flugzeugentwurf etabliert ist und nun auch auf das Gesamtsystem Luftfahrt ausgeweitet wird. Somit sollen zukünftig die Analysefähigkeiten aller DLR-Institute digital verknüpft werden können. Zudem wird dadurch auch der Austausch mit externen Partnern erleichtert.“
Das ALICIA-Projektkonsortium besteht im Detail aus 10 DLR-Instituten aus den Forschungsbereichen Luftfahrt, Energie und Raumfahrt: Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik, Institut für Datenwissenschaften, Institut für Flugführung, Institut für Luftverkehr, Institut für Instandhaltung und Modifikation, Institut für Physik der Atmosphäre, Institut für Systemarchitekturen in der Luftfahrt (Koordination), Institut für Systemleichtbau, Institut für Technische Thermodynamik, Institut für Vernetzte Energiesysteme.
Dabei sind Expertise und Zusammenarbeit aller beteiligter DLR-Institute von hoher Relevanz, um die betrachteten Fachbereiche Flugzeug, Lufttransport und Energie als Gesamtsystem vernetzen, modellieren und bewerten zu können. Auch externe Partner sind willkommen, mit dem Projektteam in den Dialog zu treten.