El sector del transporte aéreo en un importante reto de cara a la reducción de emisiones. Hasta la fecha, solo han aparecido en el mercado pequeños aviones totalmente eléctricos con motores en el mejor de los casos de «apenas» decenas o cientos de kW. Pero para lograr electrificar modelos más grandes y pesados, hace falta escalar a los MW. Algo donde el Instituto Tecnológico de Massachusetts ha puesto el objetivo con el diseño de un motor que quiere revolucionar el sector.
Un equipo de ingenieros del MIT está creando un motor eléctrico de 1 MW que dicen será un paso clave hacia la electrificación de aviones más grandes. El equipo ha diseñado y probado de forma interna los principales componentes del motor, y ha comprobado mediante cálculos detallados que los componentes pueden funcionar dando como resultado un conjunto de 1 MW de potencia en un cuerpo con un peso y un tamaño competitivos respecto a los motores actuales.
Este motor podrá asociarse tanto a una configuración de baterías, a hidrógeno, e incluso en un sistema que combine electricidad con motor de reacción turboventilador tradicional en un formato de extensor de autonomía.
Según Zoltan Spakovszky, profesor de en Aeronáutica y el director del laboratorio de turbinas de gas del MIT, quien lidera el proyecto. «No importa lo que usemos como fuente de energía (baterías, hidrógeno, amoníaco o combustible de aviación sostenible), independientemente de todo eso, los motores de megavatios serán un factor clave para la ecologización de la aviación«.
Pero como siempre en estos casos, una cosa es la teoría y otra llevarla a la práctica. Para ello, el equipo del MIT colaborarán con algunos de los protagonistas de la industria aeronáutica, y presentarán su trabajo en una sesión especial del Simposio de Tecnologías de Aeronaves Eléctricas (EATS) del Instituto Estadounidense de Aeronáutica y Astronáutica en la conferencia de Aviación este mismo mes de junio, con las primeras pruebas de campo programadas para el mes de octubre.
Un motor eléctrico de 1 MW para la aviación
Según el diseño presentado, el motor eléctrico y los componentes electrónicos tienen aproximadamente el tamaño de una maleta de viaje, y pesa menos que un pasajero adulto.
Los componentes principales del motor son: un rotor de alta velocidad, revestido con una matriz de imanes con orientación variable de polaridad; un estator compacto de baja pérdida que encaja dentro del rotor y contiene una intrincada serie de bobinados de cobre; un intercambiador de calor avanzado que mantiene fríos los componentes mientras transmite el par de la máquina; y un sistema de electrónica de potencia distribuida, hecho de 30 tableros de circuitos hechos a la medida, que cambian con precisión las corrientes que corren a través de cada uno de los devanados de cobre del estator, a alta frecuencia.
Según sus diseñadores: “Este es el primer diseño integrado verdaderamente cooptimizado. Lo que significa que hicimos una exploración espacial de diseño muy extensa donde todas las consideraciones, desde la gestión térmica hasta la dinámica del rotor, la electrónica de potencia y la arquitectura de la máquina eléctrica, se evaluaron de manera integrada para descubrir cuál es la mejor combinación posible para obtener la potencia específica requerida. en un MW.”
Como un sistema completo, el motor está diseñado de tal manera que las placas de circuito distribuido están estrechamente acopladas con la máquina eléctrica para minimizar la pérdida de transmisión y permitir un enfriamiento efectivo del aire a través del intercambiador de calor integrado.
“Esta es una máquina de alta velocidad, y para mantenerla girando mientras crea un par, los campos magnéticos tienen que viajar muy rápido, lo que podemos hacer a través de nuestras placas de circuito cambiando a alta frecuencia”
Para mitigar los posibles riesgos, el equipo ha construido y probado cada uno de los componentes principales individualmente y ha demostrado que pueden operar según lo diseñado y en condiciones que superan las demandas operativas normales.
Un trabajo que se espera permita el desarrollo de motores eléctricos para aviones que operen vuelos regionales, pero también un complemento a los aviones convencionales que puede reducir su consumo y emisiones operando parcialmente en modo eléctrico, y que es la primera etapa de un diseño que podrá ser escalado hasta varios MW por unidad, para según mejore la tecnología de baterías, ir ampliando paulatinamente el arco operativo de estos modelos.
Fuente | MIT
