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Climate impact of fuel cell induced liquid water droplet emissions

Bickel, Marius und Burkhardt, Ulrike und Weiß-Rehm, Cornelius und Unterstrasser, Simon und Hillenbrand, Dennis und Thorey, Florian (2023) Climate impact of fuel cell induced liquid water droplet emissions. 4th ECATS Conference, 2023-10-24 - 2023-10-26, Delft, Netherlands.

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Kurzfassung

Air traffic is expected to continue growing exponentially in the coming years. Associated kerosene-based aircraft emissions (e.g. CO2, water vapor, NOx, soot, sulfate) affect the global climate in several ways, leading to a positive climate impact based on radiative forcings. To make aviation more sustainable various alternative propulsion systems are currently under development. One promising concept is the introduction of fuel cell powered aircraft for short-haul flights. Fuel cells produce water which could be released to the atmosphere either in the form of water vapor and/or liquid droplets. We study the evolution of the liquid droplets, the number of droplets freezing and the radiative impact of the ice crystals. Multiple box model studies have been performed to evaluate under which conditions emitted droplets are able to freeze and persist in the plume. For this purpose, the fraction of droplets that freeze is calculated dependent on the thermodynamic evolution of the plume, which is again dependent on the plume dilution, and dependent on the growth of the droplets. We estimate the freezing of droplets and the survival of ice crystals within the vortex phase in the climate model ECHAM5-CCMod. The emission of a large number of small droplets may prohibit further formation of droplets but may also lead to low fractions of droplets freezing and to a large ice crystal loss during the vortex phase. First results indicate that the freezing of droplets emitted from fuel cells in the main air traffic areas is only common in the winter months and that freezing displays a large regional variability. We compare ice crystal numbers within the young plume and the resulting climate impact when varying liquid water emissions and the sizes of the emitted droplets.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/198887/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Poster)
Titel:Climate impact of fuel cell induced liquid water droplet emissions
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Bickel, MariusDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0002-7872-3706NICHT SPEZIFIZIERT
Burkhardt, UlrikeDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0002-0742-7176NICHT SPEZIFIZIERT
Weiß-Rehm, CorneliusDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Unterstrasser, SimonDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0003-3772-3678NICHT SPEZIFIZIERT
Hillenbrand, DennisDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Thorey, FlorianAirbus Operations SASNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:24 Oktober 2023
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:contrail cirrus; fuel cell; climate impact
Veranstaltungstitel:4th ECATS Conference
Veranstaltungsort:Delft, Netherlands
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:24 Oktober 2023
Veranstaltungsende:26 Oktober 2023
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Luftverkehr und Auswirkungen
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L AI - Luftverkehr und Auswirkungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Lufttransportbetrieb und Folgenabschätzung
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Physik der Atmosphäre > Erdsystem-Modellierung
Institut für Physik der Atmosphäre > Angewandte Meteorologie
Hinterlegt von: Bickel, Marius
Hinterlegt am:07 Mai 2025 07:29
Letzte Änderung:07 Mai 2025 07:29

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