Framtidens flygplan är eldrivna

2018-06-07 | Forskning/Samverkan Omvärld På campus

Framtidens flygplan behöver drivas av förnybar energi för att minska risken för negativ påverkan på miljön. Och enligt forskare vid MDH är det eldrivna flygplan som är den hållbara lösningen för framtiden.

 

Sedan 1940-talet har flygmotorer drivits av flytande bränsle med en enorm påfrestning på miljön som följd. Flygindustrin står inför allvarliga utmaningar i att göra transporterna mer hållbara för att inte tära på jordens begränsade naturresurser. Ökade kostnader för luftföroreningar, buller och begränsade bränsleresurser kräver ny och utvecklad teknik för att kunna möta de miljökrav som ACARE 2020 beskriver och för att uppnå målen i Flightpath 2050 (en 75 procentig reduktion av koldioxidutsläpp, 90 procentig reduktion av kväveoxidutsläpp och minskade bullerutsläpp med 75 procent, i relation till de nivåer som gäller för år 2000).

Ett av de största forskningsprojekten för innovativ hållbar flygteknik är Cleansky2 som finansieras av EU:s Horizon 2020. Inom programmet samarbetar svenska små- och medelstora företag och universitet, Modelon AB och MDH. Samarbetsprojektet går under namnet TRADE - Turbo Electric Aircraft Design Environment - och fokus ligger på att stödja preliminära designbedömningar och optimera hybrida framdrivningssystem med målet att de ska tas i bruk år 2050.

– TRADE-projektet är det första i sitt slag i Sverige som tittar på flygtransportens framtid, ett viktigt projekt som vi utför i samarbete med ABB, säger Konstantinos Kyprianidis, professor i energiteknik vid MDH.

Tack vare automationsindustrin och pionjärerna inom bilindustrin, batteriers ökande kraftdensitet och kunskap om elektrisk hybridisering, alltså system där man använder både elmotorer och andra system som exempelvis gasturbiner, ser forskare att hybridelektrisk drift skulle vara möjlig att tillämpa även i flygplansmotorer. Men trots att kraftdensiteten hos batterierna fortfarande är avsevärt lägre än det flytande bränslet är tekniken ännu inte möjlig för stora flygplan. En annan svårighet som gör att hybridelektrisk drift ännu inte är möjlig är att dagens flygplansdesign utgår från traditionell aerodynamik och traditionell gasturbinprestanda, men runt om i världen arbetar forskare med att utveckla tekniken.

Kombinerar elmotorer med gasturbiner

Forskarna inom TRADE har kommit fram till en ny lösning som innebär att man integrerar maxkapaciteterna vid design av hybridflygplan. System där man kombinerar elmotorer med exempelvis gasturbiner blir det första området man kommer att studera i projektet. Fördelen med tekniken är att man kan optimera gasturbinen, samt att den extra kraft som krävs vid start och uppstigning kompletteras via elkraftssystemet.

Forskning pågår även utanför Europa. I Brasilien har företagsgrupperna EMBRAER tillsammans med sin akademiska partner Federal University of Juiz de Fora (UFJF) etablerat en forskningsgrupp för elektromekanisk energiomvandling. Forskningsgruppens fokus är ett seriehybridsystem och inom projektet utvecklas en testbänk som ska använda en traditionell gasturbin för att driva en elgenerator. Det elektriska energilagringssystemet gör det möjligt för flygmotorn att drivas under optimala flygförhållanden eftersom den är mekaniskt bortkopplad från propellern.

Svenska forskare har ett långvarigt samarbete med Brasilien inom flygforskning inom området för framdrivning av hybrid och under de närmaste åren kommer forskare, lärare och studenter från MDH att medverka.

För mer information, kontakta Konstantinos Kyprianidis.