de.wedoany.com-Bericht: Das Forschungsteam des Applied Superconductivity Laboratory (ASL) der Universität Strathclyde in Glasgow hat einen Prototyp eines 100-kW-vollsupraleitenden Axialflussmotors vorgestellt, der den Weg für leichtere und effizientere wasserstoffelektrische Flugzeuge ebnen könnte.
Das Prototypsystem nutzt die Hochtemperatursupraleitungstechnologie (HTS), die bei Kühlung auf 20 Kelvin (K) oder -253 °C sehr große Ströme mit nahezu keinem Widerstand führen kann. Dadurch könnte die Leistungsdichte des Motors deutlich höher sein als bei herkömmlichen Motoren, eine entscheidende Anforderung für zukünftige wasserstoffelektrische und rein elektrische Flugzeugantriebssysteme.
Eine der größten Herausforderungen bei der Entwicklung elektrischer Flugzeuge besteht darin, bei gleichzeitiger Leichtbauweise des Antriebs- und Energiespeichersystems eine ausreichende Leistungsabgabe sicherzustellen. Obwohl sie als „Hochtemperatur“-Supraleiter bezeichnet werden, müssen HTS-Materialien bei niedrigen Temperaturen arbeiten. Daher bietet diese Technologie zwar einen Weg zu leichteren und effizienteren Antriebssystemen, bringt aber auch erhebliche technische Herausforderungen in den Bereichen Tiefkühlung, Schutz und Systemintegration mit sich.
„Die Innovation besteht darin, dass wir die herkömmlichen Kupferwicklungen im Motor durch fortschrittliche Hochtemperatursupraleiter ersetzt haben. Wenn diese Materialien auf niedrige Temperaturen gekühlt werden, können sie mehr als 200-mal so viel Strom führen wie herkömmliche Kupferwicklungen, bei minimaler Wärmeableitung“, sagte Professor Min Zhang, der das Labor leitet.
Ein multidisziplinäres Team aus Chemikern, Physikern, Elektro- und Maschinenbauingenieuren hat auf einer integrierten Plattform eine vollsupraleitende Motorarchitektur entwickelt, die supraleitende Wicklungen mit geringen Wechselstromverlusten, eine neuartige bürstenlose Erregung und einen rotierenden Kryobetrieb umfasst. Zhang fügte hinzu: „Wir haben viele Technologien von Grund auf neu entwickelt. Das Hauptproblem bestand darin, sicherzustellen, dass alle Technologien problemlos integriert werden können.“
Dieser Proof-of-Concept-Demonstrator ist Teil des von Airbus geleiteten Programms „Zero Emission 1 für nachhaltige Mobilität“, das sich auf die nächste Generation elektrischer Flugzeuge konzentriert, die mit flüssigem Wasserstoff angetrieben werden. Da flüssiger Wasserstoff bei extrem niedrigen Temperaturen gelagert werden muss, wiesen die Forscher darauf hin, dass zukünftige Flugzeuge möglicherweise die Möglichkeit bieten, die Kraftstoffspeicherung, Tiefkühlung und supraleitende elektrische Systeme zu kombinieren.
Zhang fasste zusammen: „Dieser Demonstrator zeigt, dass vollsupraleitende Flugzeugmotoren nicht länger nur ein theoretisches Konzept sind. Durch die Integration supraleitender Wicklungen, bürstenloser Erregung und Kryobetrieb haben wir eine Plattform geschaffen, die dazu beiträgt, die nächste Generation von Megawatt-Antriebssystemen zu informieren.“
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