Elektro-hybrider bliver fremtidens flymotorer

29. juni 2013 kl. 12:0014
Inden 2050 sidder der nye motortyper i regionale passagerfly. Selv mindre helikoptere ventes at få elektrohybridteknologi.
Artiklen er ældre end 30 dage

Le Bourget

Det vækker stor beundring på hele flyvepladsen, hver gang et Airbus A380 letter fra landingsbanen i Le Bourget uden for Paris. Pressefolkene knipser på livet løs, mens den knap 300 ton tunge flykrop udfører manøvrer, der på en ruteflyvning ville få både kaffekopper, mad og stewardesser til at vælte rundt mellem hinanden.

Ud over at være et af højdepunkterne på Paris Air Show viser flyet også, hvor langt den civile luftfart er kommet, siden Charles Lindbergh for første gang satte hjulene her for 86 år siden og åbnede muligheden for interkontinentale flyvninger.

Men nu venter en opgave, der ret beset er lige så stor som Lindberghs første flyvning mellem New York og Paris. Denne gang vil pionererne dog være flyingeniører og designere frem for vovehalse, og deres opgave bliver at reducere de absolutte CO2-emissioner fra den civile lufttransport med 50 procent inden 2050.

Artiklen fortsætter efter annoncen

»Det er en voldsomt stor opgave, der venter os,« siger franske Jean Botti, Chief Technology Officer og medlem af topledelsen i den europæiske megakoncern EADS.

Jean Botti står på standen for EADS Innovation Works. EADS ejer blandt andet Airbus, og for dem er Paris Air Show en naturlig hjemmebane, hvor Airbus dette år da også sikrede sig kontrakter for over 300 milliarder kroner.

Derfor er det også her, at EADS for første gang viser offentligheden, hvordan koncernen har tænkt sig at halvere CO2-udslippene fra store passagerfly. Foran os er en model af et helt nyt koncept for fremtidens passagerfly, som EADS kalder eConcept. EADS Innovation Works står for udviklingen af flykroppen, mens britiske Rolls-Royce skal udvikle et motorsystem, som dybest set er baseret på samme elektrohybrid-koncept, som ses i biler.

»Denne motorteknologi koblet med innovativt design af flykroppen har stort potentiale for fremtidens passagertransport. Kunsten bliver at skaffe energi nok til store passagerfly, og derfor begynder vi med et regionalt fly,« siger Jean Botti foran pressefolk fra hele verden.

Artiklen fortsætter efter annoncen

Rolls-Royce kalder motorsystemet for E-Thrust. En avanceret gasturbine skal producere strøm til et system af lithium-luft-batterier, som igen driver seks elektriske motorer, der kræver udviklingen af et nyt elektrisk system med superlederteknologi.

Motorerne bliver samlet i to grupper af tre og får en lille diameter sammenlignet med de motorer, der driver A380 og andre moderne passagerfly. Fordelen er, at designerne kan pakke motorerne ind i flykroppen og på den måde optimere flyets aerodynamik.

Samlet er resultatet en lavere vægt, reduceret vindmodstand og et betydeligt lavere støjniveau. Under start vil flyet blive drevet af batterierne, men motorerne vil fungere som vindturbiner under landing og på den måde være med til at genoplade batterierne.

Jean Botti tør endnu ikke spå om, hvorvidt teknologierne fra e-Concept også skal anvendes til større fly på sigt. En af fordelene ved en elektrohybrid er dog, at den i princippet relativt let kan skaleres op, påpeger han.

Skal være klar i 2050

Til gengæld vil den franske topchef ikke sige noget konkret om, hvornår han forventer flyet i luften første gang. Men projektet er i fuld gang og tages meget alvorligt af EADS, understreger Jean Botti. Samtidig er universiteterne i Cranfield og Cambridge involveret i at udvikle flyet.

»Jeg vil ikke forpligte mig til en dato ved at sige det i det her forum. Men det her koncept på morgendagens passagerfly skal være klar i 2050. Det betyder, at alt skal være gennemtestet og fuldt ud valideret til den tid,« siger Jean Botti.

For at gøre det og for at teste både elektriske motorer og elektrohybrider deltager EADS i flere mindre projekter. Et af dem er det 100 pct. elektriske E-Fan, der er et topersoners træningsfly, som allerede har fløjet. Ifølge Jean Botti vil det lille fly øge forståelsen af, hvordan elektriske motorer virker inden for luftfart og samtidig teste andre teknologier som et elektrisk landingsstel, der vil reducere støjen under taxikørsel i mindre lufthavne.

Et andet projekt på standen involverer tyske Siemens og Diamond Aircraft, der sammen med EADS har bygget et hybridmotor-fly kaldet DA36 E-Star. Her drives propellen af en elmotor på 70 kW, der får sin energi fra en generator drevet af en Wankel-motor – og under start og landing leverer en batteripakke ekstra strøm, forklarer Frank Anton, der leder projektet for Siemens med gode resultater.

»På den lange bane vil det her system blive brugt på større fly. Vores mål er at reducere brændstofforbruget med 25 procent sammenlignet med de meste brændstofvenlige løsninger, der findes i dag. Det vil gøre flyvningen mere bæredygtig,« siger Frank Anton.

Strøm til små helikoptere

På Paris Air Show er det nu ikke kun fastvingefly, der kan se frem til en elektrisk fremtid. Et stykke fra EADS-standen holder den italiensk-britiske helikopterproducent AgustaWestland til. Her har man sat jagten på nye elektriske motorteknologier ind med det futuristiske Zero Project, der blander britisk ingeniørkunnen med italiensk design i en 100 procent elektrisk helikopter.

Artiklen fortsætter efter annoncen

Zero handler om at teste og demonstrere en række teknologier inden for elektriske motorer til vertikal flyvning og er kommet til verden som et forskningsprojekt, der har involveret de bedste hoveder fra Finmecannica-koncernen, som ejer AgustaWestland.

»Det her er et demonstrationsprojekt. Formålet er at teste en række teknologier som elektriske motorer og lette materialer,« forklarer Colin Turner, der har siddet i projektledelsen for Zero Project.

Den store forskel fra almindelige fly er, at helikoptere ikke får opdrift fra vingerne, men kun fra rotoren. Derfor vil man formentlig aldrig kunne erstatte gasturbiner på store helikoptere, fordi det kræver for meget kraft at løfte en otte ton helikopter som Lynx op fra jorden, pointerer Colin Turner.

Men det betyder absolut ikke, at teknologien overhovedet ikke kan anvendes på helikoptere. Zero, der fløj første gang i 2011 og havde strøm til 10 minutter, viser, at vertikal flyvning med elektriske motorer er mulig. Teknologien er der.

»På mindre helikoptere kan elektriske dieselhybrider godt fungere som erstatning for gasturbiner. Eksempelvis topersoners helikoptere,« siger Colin Turner.

Fordelene vil blandt andet være markant mindre støj, og på Zero har ingeniørerne endda endnu ikke optimeret rotorbladene for at reducere hvirvler og dermed vindstøj, som man ellers gør på moderne helikoptere. Sker det, vil støjen kunne reduceres endnu mere, forklarer Colin Turner, der også peger på enklere og lettere vedligehold som følge af elektriske motorer. Men om det er nok til, at AgustaWestland nu kaster sig over elektriske helikoptere eller elektrohybrider, tør han ikke spå om.

»Lige nu fokuserer virksomheden på at certificere en række store helikoptere, men rent teknisk er der intet, der forhindrer udviklingen af de her fartøjer. De virker. Pålidelighed og effekt stiger på batterier og elektriske motorer, dieselmotorer bliver stadigt kraftigere, og der kommer nye stærke legeringer og materialer. Det bliver et spørgsmål om tid og penge, ikke om teknologi,« siger Colin Turner.

Ingeniøren var inviteret til Paris Air Show af Cassidian og Eurofighter, der begge er ejet af EADS.

14 kommentarer.  Hop til debatten
Debatten
Log ind eller opret en bruger for at deltage i debatten.
settingsDebatindstillinger
14
30. juni 2013 kl. 14:18

Jetmotorer der driver et stor fly frem i stor højde er det meget svært at konkurrere med effektivitetsmæssigt. Mig bekendt er der ingen teknologi der markant kan forbedre energi- og miljøforhold for lange flyvninger. Der hvor el/hybriddrift er (teoretisk i det mindste) interessant, er til de korte flyvninger, hvor en stor del foregår under stigning og nedgang. Både jet- og turboprop-motorer er relativt uøkonomiske i lav højde, og nutidens motorer bruger også brændstof under nedgang, hvor et elektrisk system selvfølgelig ville kunne genvinde noget energi.

Jeg synes filmen knækker lidt når konceptet præsenteres som "morgendagens passagerfly" på et tidspunkt hvor der ikke engang foreligger driftserfaringer med de helt små fly med el- eller hybriddrift. Der findes en del små el-fly efterhånden, mange flere end de som er nævnt i artiklen, men der er ikke rigtigt samlet erfaringer endnu. Der er meget inerti i både teknik, procedurer og bureaukrati i luftfart. Der kan ske meget inden 2050, men indtil videre synes jeg der mangler realistiske delmål.

13
30. juni 2013 kl. 13:11

... men motorerne vil fungere som vindturbiner under landing og på den måde være med til at genoplade batterierne.

Ved meget lidt om flyvning, men vil gerne høre et kvalificeret bud på, hvor meget der vil kunne genvindes? Jeg havde egentlig en ide om, at man bruger de sidste 50-100 km til indflyvning med neutral gas (eller hvad det hedder) hvorved flyet roligt og kontrolleret mister højde og fart, så man rammer landingsbanen med ca. 250 km/t afhængig af flytype. Rent overflademæssigt vil motorerne kun udgøre en lille del af arealet, så der kan vel næppe være tale om mange %, som bliver nyttiggjort her?

12
30. juni 2013 kl. 10:36

Ideen gir da god mulighed for at downscale motorerne, hvis man kan trække den nødvendinge effekt til start fra batterierne. Spørgsmåler er vel bare så om batteripakke/elstyrring/elmotorernes mervægt spiser det man har spare ved at reducerer motorstørrelsen?!

11
30. juni 2013 kl. 07:40

Atomflyet nåede næsten helt til blueprint, altså arbejdstegninger, men stoppede da man fik kolde fødder, det kunne jo dratte ned i en storby. Men dengang sagde man også at hvert hus skulle have en minireaktor i kælderen, ikke til elproduktion, men udelukkende til varme og varmt vand. Lyder ellers fristende at varme huset op med 100 gram beriget uran i nogle år og endda lukke overskud ud til gråspurvene..

10
30. juni 2013 kl. 01:57

Hvis du læser artiklen igen står der også at en af de store fordele ved at bruge elmotorer at de er meget mindre, så de kan indlejres i vingerne, hvorved vindmodstanden falder. Desuden står der at under landingen kan en del af den potentielle energi som flyet har bygget op ved at flyve adskillige kilometer op kan genindvindes ved at køre motorerne baglæns, nøjagtigt som man gør det i elbiler.

De besparelser kan nok opveje ulemperne ved lavere energitæthed når batteriteknologien modnes - og der har været mange artikler på ing.dk om forskellige måder at forbedre batteriers ladetider og energitæthed.

Målet er desuden sat til år 2050 - rigtig mange ting kan være sket på alle fronter til den tid.

9
30. juni 2013 kl. 00:35

Ingeniører med sund fornuft tror absolut ikke på overskriften: "Elektro-hybrider bliver fremtidens flymotorer". Kun Politikere og andre grupper som ikke er i besiddelse af sund fornuft tror på sådan noget sludder. Det er usandsynligt at energitætheden for et batteri nogensinde vil nærme sig energitætheden for fossilt brændstof.

7
29. juni 2013 kl. 22:08

Mener man hermed, at man vil erstatte de hydrauliske systemer med rene el-aktuatorer ??? Jamen - så gør det dog f.. f..n ! De komponenter har jo været til rådighed i årtier !

Eller mener man i stedet elektrisk fremdrift under taxi i lufthavnenen ? Jamen - så skriv dog det med almene danske ord, så vi ikke skal sidder her og gætte os frem til, hvad journalisten mener.

Jeg har også læst et sted, at hvis man anbringer propellen "inden i en ring", så støjer den langt mindre. Jamen - så gør dog det ! Og driv så propellen rundt med en stempelmotor eller anden velkendt teknologi. Så er vi jo med simple og velkendte midler allerede nået langt.

Det er tilsyneladende lidt den samme historie, som når en VW Bluemotion for at blive rigtig "Bluemotion" skal køre på lavenergidæk. Hvorfor ikke også bruge lavenergidækkende på den gamle Kadett. Dækkene sparer sgu da lige meget energi uanset hvilken bil, de sidder på !

Jeg tror stadig, der er megen fornuft i at vente på, at man til rimelige priser kan fremstille benzin og diesel syntetisk med el eller solenergi som energikilde. På denne måde kan man beholde de tunge konverteringsanlæg og batterisystemer på jorden og "nøjes" med en relativ let energiakkumulator (alm. brændstof) til de fartøjer, der skal bæres frem gennem luften.

6
29. juni 2013 kl. 19:28

Hybrid helikoptere kommer meget snart. Det tyske projekt E-Volo VC200 bliver en 2 personers helikopter med multi rotor, 18 propeller! De drives selvfølgelig elektrisk men en benzin-motor generer strøm til batterier.

E-Volo er videreførelse af universitet projektet hvor en elektrisk multi-rotor helikopter fløj med en person ca. 30 sek.

http://ing.dk/artikel/tysker-flyver-forste-elektriske-multikoptertur-123875

(Hvorfor virker klamme-og-parantes links ikke med Ingeniørens egne sider?)

En skala model som bliver brugt til udvikling blev vist på Cebit 2013 i Code_n hallen med start-op firmaer. Der er et billede halvt nede på denne side. Skala modellen har 19 propeller, der er også en vertikalt bag førerkabine. Den har vist sig ikke at være nødvendig, og vil ikke være på fuldskala versionen.

5
29. juni 2013 kl. 15:54

Det tætteste vi kan komme på atomkrafts anvendelse indenfor flyvning, er ved rejse til Mars. Her har været overvejet atomkraft, hvor reaktoren først startes langt udenfor jordens atmosfære, og aldrig returnerer til jorden.
Der går rygter om, at USA tilbage i 50'erne og 60'erne eksperimenterede med atomkraft (atombatterier, som er meget lettere, end når der anvendes en reaktor), til at drive motorer på spion balloner

Amerikanerne havde skam planer om atomkraftdrevne fly tilbage i 50'erne. Sagen er, at har man ikke interkontinentale missiler, så er man nødt til at have fly med atombomber på konstant patruljering langs fjendens grænser for at opretholde et troværdigt trusselsniveau. I hver tilfælde i en MAD-logik. Så svaret kunne være atomdrevne fly, på linie med atomdrevne ubåde.

Men så udviklede man interkontinentale missiler, og så røg planerne om atomdrevne fly i mølposen. Måske en skam med dagens briller på...måske.

Mon ikke sovjet havde tilsvarende planer?

Ideen var selvfølgelig at opvarme og dermed ekspandere indsugningsluft med varme fra atomreaktoren.

4
29. juni 2013 kl. 15:35

Hold da helt op</p>
<p>Det er ligesom da jeg som skole elev besøgte Risø og der blev talt om at om 20 år fløj alle flyvemaskiner på atomkraft
Helt ærligt tag lige en dyb indånding

Det kan vist ikke være Risø der har fortalt det - de kender til neutroner, og de problemer de giver. Det tætteste vi kan komme på atomkrafts anvendelse indenfor flyvning, er ved rejse til Mars. Her har været overvejet atomkraft, hvor reaktoren først startes langt udenfor jordens atmosfære, og aldrig returnerer til jorden.

Der går rygter om, at USA tilbage i 50'erne og 60'erne eksperimenterede med atomkraft (atombatterier, som er meget lettere, end når der anvendes en reaktor), til at drive motorer på spion balloner. Det har dog sandsynligvis kun været tale om få prototyper, hvis det er korrekt. Hvis et sådan atombatteri falder ned, vil den indeholde meget giftige metaller, som indeholder eller indkapsler materialer, der udsender alfa eller beta stråling, samt også udsender stråling. Så det vil være fornuftigt, at undgå sådanne "vejrballoner". Og det vil være urealistisk, med en sådan teknologi i forbrugerelektronik, fly, og biler.

3
29. juni 2013 kl. 15:22

Brint tankene fyldte for meget og der var for mange tekniske problemer.

Der er vist også problemer med at holde ydeevnen (kg til thrust) oppe når der bruges brint.

Jeg er i øvrigt helt på linje med første indlæg– det her er ligeså seriøst som atomkraft motorer

2
29. juni 2013 kl. 14:21

Hvorfor ikke brindrevne motore?

1
29. juni 2013 kl. 12:45

Det er ligesom da jeg som skole elev besøgte Risø og der blev talt om at om 20 år fløj alle flyvemaskiner på atomkraft Helt ærligt tag lige en dyb indånding