Was ist eine Ground Power Unit (GPU)? GPU Bedeutung

Eine Ground Power Unit (GPU) ist ein mobiles oder stationäres Gerät, manchmal auch Aircraft Ground Power genannt, das verwendet wird, um Flugzeuge am Boden mit Strom zu versorgen. Wenn sich ein Flugzeug am Boden befindet, benötigt es Elektrizität, um verschiedene Systeme wie Beleuchtung, Avionik und Klimaanlage zu betreiben. Diese Energie kann entweder von Bord kommen Hilfsaggregat (APU) oder die GPU. Die GPU ist über ein Kabel mit dem Flugzeug verbunden und liefert die notwendige elektrische Energie für den Betrieb der Bordsysteme. Im Allgemeinen liefert die GPU 115 Volt Wechselstrom (AC) bei 400 Hz, nur kleinere Flugzeuge werden mit 28 Volt Gleichstrom (DC) betrieben.

Durch den Einsatz von Ground Power Units (GPUs) kann die Auxiliary Power Unit (APU) deaktiviert werden. Das Umschalten der APU führt zu einer Verringerung des Lärms und der Emissionen auf Flughäfen sowie zu einer Verringerung des Kraftstoffverbrauchs und des Verschleißes der Hilfsaggregate.

Die GPU reicht nicht aus, um die Flugzeugtriebwerke zu starten. Nur zweimotorige Geschäftsflugzeuge werden mit einem Elektrostarter gestartet. Größere Lüftertriebwerke in heutigen Verkehrsflugzeugen benötigen Druckluft, um die Triebwerke zu starten. Aus diesem Grund muss das Hilfstriebwerk des Flugzeugs kurz vor dem Start des Triebwerks gestartet werden, um die zum Starten der Haupttriebwerke erforderliche Druckluft bereitzustellen. Das Bodentriebwerk liefert dann nur den Strom zum Starten des Hilfstriebwerks.

Die vom Flugzeug benötigte Leistung hängt von seiner Größe ab. Größere Flugzeuge haben 2 oder sogar 4 standardisierte 90-kVA-Stecker.

Schmalkörperflugzeuge: 1 x 90 kVA
Großraumflugzeug: 2 x 90 kVA
A380 Flugzeuge: 4 x 90 kVA

GPUs können in mobile Bodenstromeinheiten und stationäre Bodenstromeinheiten unterschieden werden.

Mobiles Bodenstromaggregat

Mobile GPUs bestehen in der Regel aus einem Dieselgenerator oder einer großen elektrischen Batterie und können entweder auf einem Anhänger oder auf einem LKW montiert werden. Batteriebetriebene GPUs werden als eGPUs bezeichnet. Die Verwendung von eGPUs kann die Geräusch- und CO2-Emissionen reduzieren.

Mobile Ground Power Unit (GPU) — Mobiles Bodenstromaggregat (GPU)

Feste GPU/Feste elektrische Bodenleistung (FEGP)

FIXED GPU oder Fixed Electrical Ground Power (FEGP) versorgen das Flugzeug über eine permanente Installation mit Strom für geparkte Flugzeuge. Im Vergleich zu mobilen GPUs müssen stationäre GPUs nicht aufgeladen oder betankt werden. Die Umwandlung des Netzstroms (in Europa 230 V bei 50 Hz, in den USA/Kanada 110 V bei 60 Hz) in 115 V bei 400 Hz erfolgt in der Regel entweder zentral oder am Ort der Nutzung durch Frequenzumrichter.

Das Bild unten zeigt eine feste GPU. Zwei auf der Brücke montierte Kabelspulen sind an der Fluggastbrücke (PBB) befestigt und elektrisch gesteuert, um das 400-Hz-Kabel abzuführen. Nach dem Betrieb wickelt das Gerät das Kabel elektrisch wieder auf die Kabelrolle auf.

Fixed Ground Power Unit (GPU) — Feste Bodenstromeinheit (GPU)

Stromanschluss

Die Verbindung zum Flugzeug selbst erfolgt über standardisierte Stromanschlüsse für Flugzeuge. Steckverbinder für Flugzeuge sind standardisiert und haben eine Nennleistung von IP67.

Vorklimatisiertes Luftsystem (PCA)

Moderne Flughafeneinrichtungen verwenden häufig Pre-Conditioned Air Systems (PCAs) in Verbindung mit GPUs, um das Flugzeug über die Fluggastbrücke mit klimatisierter Luft zu versorgen. Das PCA ist ein fortschrittliches Klimaanlagensystem, das darauf ausgelegt ist, die klimatisierte Luft direkt zum Flugzeug zu leiten und so die Stromversorgung über die GPU zu verstärken.

APU vs. GPU: Reduzierung von Stromverbrauch, Emissionen und Lärm

Die Verwendung einer mobilen GPU und noch besserer eGPU, FEGP und PCA reduziert den Stromverbrauch, die Emissionen und den Geräuschpegel. Dadurch erhöht es die Effizienz, schont die Umwelt und spart Geld für Kraftstoff.

Emissionsreduzierungen pro Stunde

EIN studieren vom Flughafen Zürich zeigt, dass CO₂Einsparungen sind erheblich.

	APU [kg CO2/h]	Diesel GPU [kg CO2/h]	FEGP [kg CO2/h]
Shorthaul Aircraft	337	19,1	0,7
Longhaul Aircraft	758	38.2	1,2

Spezifisches CO₂ Emissionen (kg/h) von APU, GPU und Feststrom mit den Emissionen aus der Schweizer Stromerzeugung.

Emissionseinsparungen an Flughäfen pro Jahr

In der Studie werden die gesamten NOx- und CO2-Emissionen des Flughafens in drei Szenarien weiter analysiert:

Nur APU-Nutzung
GPU- und FEGP-Nutzung (derzeit vorhanden)
Die APU wird nur für den Start des Hauptmotors verwendet, der Rest ist FEGP-Nutzung

Die folgenden Tabellen zeigen das Ergebnis, wobei die erste Spalte Szenario 1, die zweite Szenario 2 und die dritte Szenario 3 ist.

	Scenario 1	Scenario 2	Scenario 3
APU NOx	128 t	17 t	5 t
GPU NOx		3 t
Total NOx (APU + GPU)	128 t	20 t	5 t

Analyse des NOx-Emissionsszenarios

	Scenario 1	Scenario 2	Scenario 3
APU CO2	50 t	8 t	2 t
GPU CO2		1 t
Total CO2 (APU + GPU)	50 t	9 t	2 t

Analyse von CO2-Emissionsszenarien

Kosteneinsparungen von GPU/FEGP pro Stunde

In der Studie werden die Kosteneinsparungen für verschiedene Flugzeuge mit dem aktuellen System (Szenario 2, mit GPUs, FEGO und PCAs) im Vergleich zu Szenario 1 (nur APU) weiter analysiert.

B764: Ersparnis von 540 CHF pro Stunde
B788: Ersparnis von 614 CHF pro Stunde
A321: Ersparnis von 92 CHF pro Stunde
B739: Ersparnis von 115 CHF pro Stunde

Es wird deutlich, dass die Ersparnis für alle 4 betrachteten Flugzeuge erheblich ist.

Reduzierung der APU-Nutzung: So kann Video Analytics helfen

Selbst wenn auf einem Flughafen FEGP und PCA installiert sind, gibt es Möglichkeiten, die APU-Nutzung weiter zu reduzieren.

Die APU wird erst ausgeschaltet, wenn FEGP angeschlossen ist und der Verbindungsvorgang einige Zeit dauern kann. Mit Video Analytics kann der Prozess überwacht werden, um Warnmeldungen an Bodenabfertiger zu senden, wenn die FEGP-Verbindung länger als erwartet dauert.

Je länger FEGP mit dem Flugzeug verbunden ist, desto besser. Die Überwachung des Verbindungsabbrechungsvorgangs mithilfe von Videoanalysen kann dazu beitragen, die Zeit zu optimieren.

Zu guter Letzt muss die APU vom Piloten ausgeschaltet werden. Mikrofonsensoren können verwendet werden, um zu erkennen, wann die APU ausgeschaltet wird oder nicht.

Was ist eine Ground Power Unit (GPU)?