Één van de belangrijkste uitdagingen in de omslag naar elektrische luchtvaart, en daarmee uiteindelijk naar een waterstofvliegtuig, is het gewicht van de traditionele koperen bedrading in vliegtuigen. “Die bedrading is namelijk te zwaar”, legt UT-onderzoeker Marc Dhalle uit. “Om het benodigde elektrisch vermogen, ongeveer 40 megawatt voor een Airbus 380, over een vliegtuig te verdelen bij veilige spanningsniveaus, heb je veel stroom nodig. Bij koperdraad worden de kabels dan erg dik.”
Een snelle berekening van Marc wijst uit dat je al snel 5.000 kilo koper moet meeslepen, dus ongeveer 70 ‘passagiers’. Met supergeleidende kabels is dat minstens tien keer kleiner.
REVOLUTIE
Marc en zijn collega’s onderzoeken een methode die helpt deze kabels dankzij supergeleiding een flink stuk lichter te maken. “Dat vergt echter een nieuwe koelmethode: cryogene koeling. De expertise van zijn vakgroep Energy, Materials and Systems (EMS) in het ontwerpen en testen van supergeleidende kabels is van onschatbare waarde geweest. Marc en mede-onderzoekers Darja Gacnik en Roel Metsch dragen bij aan een revolutie in vliegtuigaandrijving. Het potentieel om verliezen te minimaliseren en prestaties te maximaliseren is groot.
TURBULENTIE
De integratie van cryogene supergeleiding in de luchtvaart brengt echter wel complexe uitdagingen met zich mee. Marc: “Thermische isolatie vereist zorgvuldige techniek om lekvrije afdichtingen en geoptimaliseerd volume te garanderen. Bovendien moeten componenten zoals supergeleidende motoren en connectoren bestand zijn tegen de zware omstandigheden van de vlucht. Denk aan turbulentie, trillingen, blikseminslagen en soortgelijke situaties.”
Ondanks deze uitdagingen is recent de haalbaarheid van cryogene supergeleiding in de luchtvaart aangetoond. Het ASCEND-project, geleid door Airbus, behaalde een belangrijke mijlpaal met het succesvol inschakelen van een 500-kilowatt systeem, bestaande uit supergeleidende stroomkabels en cryogene motoren.
Vooruitkijkend belooft de integratie van cryogene supergeleiding de efficiëntie en prestaties van vliegtuigen te verbeteren, vooral bij vliegtuigen op waterstof. Er is verder onderzoek nodig om resterende uitdagingen te overwinnen.
Prototype 2kA supergeleidende ASCEND kabel met cryogene aansluitingen.
