ARPA-E del DOE de EE. UU. Libera $ 10 millones de fondos para aviones eléctricos a GE y otros

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La Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada-Energía del Departamento de Energía de EE. UU. (ARPA-E) anunció recientemente la liberación de fondos para varias organizaciones que trabajan en aviones eléctricos, incluida General Electric, como parte de su programa Conectando Aviación por Sistemas Eléctricos Más Ligeros (CABLES).

“Los futuros aviones totalmente eléctricos de dos pasillos requerirán más de 50 MW de capacidad de distribución de energía”, dijo la agencia. dijo en una publicación de blog el año pasado. “Por lo tanto, el resultado objetivo de este tema es permitir la distribución de la escala de megavatios con un impacto mínimo en el peso mientras se mantienen los requisitos de alta confiabilidad y seguridad de la aviación”.

A fines del mes pasado, GE tuiteó, dejando que todos sepan que el proyecto ahora está avanzando.

Proyectos financiados

La idea detrás de todos estos proyectos es construir un sistema de cableado que pueda manejar las cargas que necesitará una futura aeronave eléctrica sin ser demasiado grande, pesado y voluminoso para ser efectivo en el aire. Si tiene un gran motor eléctrico, excelentes baterías, pero no una forma liviana de pasar la energía de uno a otro, todavía está conectado a tierra.

El enfoque de GE para esto se llama sistema de cable aislado con gas de cualquier altitud de megavatios para distribución de energía de aeronaves (también conocido como MAAGIC). El plan es utilizar gas de dióxido de carbono para aislar y enfriar los cables de alimentación. La tecnología, una vez que esté lista para la producción, será útil para otros tipos de embarcaciones eléctricas en tierra y en el océano también. Además, será útil para turbinas eólicas marinas. La financiación total para esto fue de poco menos de $ 3,5 millones.

El Instituto de Tecnología de Illinois trabajará en disyuntores que puedan soportar las mismas tensiones que los cables con aislamiento de gas de GE. Según ARPA-E, la tecnología avanzada de interruptores “conduce una corriente de carga de CC a través de un devanado superconductor de alta temperatura de un transformador de pulsos. En una condición de falla, el SMCI inyecta un voltaje transitorio alto a través del transformador, lleva la corriente de falla a cero rápidamente y mantiene la corriente como una pequeña corriente alterna, lo que permite que el interruptor mecánico se abra de manera segura y aísle la falla “. El financiamiento para esto es un poco más de $ 750,000

El enfoque de Virginia Tech se llama EPS, posiblemente un guiño a Star Trek. En este caso, sin embargo, EPS son las siglas de Electric Power System (lo siento, no hay conductos de plasma, pero eso significa que no hay consolas explosivas ni rocas voladoras, así que eso es una ventaja). Según ARPA-E, las innovaciones del sistema incluyen “conductores con mayor capacidad de transporte de corriente; un sistema de aislamiento multicapa y multifuncional hecho de materiales de conductividad térmica excepcionalmente alta; y una nueva solución de aislamiento para voltajes más altos con resistencia mecánica y confiabilidad eléctrica superiores “. El financiamiento para esto fue de poco menos de $ 1.2 millones.

La Universidad de Tennessee está trabajando en disyuntores de estado sólido para aviones. “El equipo desarrollará una arquitectura modular con un módulo personalizado altamente integrado, utilizará dispositivos semiconductores de estado sólido avanzados enfriados a temperaturas criogénicas e integrará inteligencia de protección para lograr los objetivos del proyecto”. El financiamiento para esto es de $ 1.4 millones.

Advanced Conductor Technologies LLC de Boulder, Colorado, está trabajando en cables que no necesitan interruptores. “Los cables y conectores contendrán aislamiento independiente del medio criogénico utilizado como refrigerante y permitirán una tensión de funcionamiento de 10 kV. Debido a que tienen capacidades intrínsecas de limitación de corriente de falla, los cables pueden proteger la red de distribución de energía contra sobrecorrientes. Esta capacidad intrínseca reducirá la complejidad de la red de distribución de energía mientras mejora su confiabilidad ”. Si esto funciona, ahorrarán mucho peso y volumen para los aviones. El financiamiento para esto fue de $ 1.4 millones.

Hyper Tech Research, Inc de Columbus, Ohio, trabajará en cables refrigerados por gas natural licuado. Enfriados a alrededor de 120 grados kelvin (-153 ° C, -243 ° F), esta baja temperatura ayuda a que los cables muevan mucha corriente a altos voltajes sin necesidad de ser grandes y voluminosos. Los gases aislantes pueden reciclarse en sistemas de propulsión o quemarse en un generador a bordo. La financiación para esto fue de aproximadamente $ 1,6 millones.

Por qué son importantes estos proyectos

La aviación eléctrica, especialmente para los grandes aviones de pasajeros y de carga, requerirá mucha electricidad. La densidad de potencia de las baterías está mejorando rápidamente, por lo que eventualmente será posible alimentar aviones grandes con baterías. Ese tipo de potencia, si se utilizan cables normales, supondría una gran parte del espacio y la capacidad de peso del avión que se utiliza en los cables. No creo que nadie necesite explicar por qué eso sería problemático.

Es bueno ver que ARPA-E financia diferentes enfoques para fabricar cables más pequeños y livianos que puedan manejar ese tipo de cargas. Si uno no funciona, uno de los otros podría hacerlo. Además, tener múltiples enfoques exitosos hará que la industria sea más fuerte que no se vuelva demasiado dependiente de un tipo de tecnología. De cara al futuro, también ayuda a que las mejoras futuras superen los callejones sin salida en lugar de permitir que la industria del cableado de aviones eléctricos se atasque en los “máximos locales”, como diría Elon Musk.

Dejando a un lado las bromas de Star Trek sobre la explosión de las consolas, en realidad puede ser bastante peligroso mover ese tipo de energía. Si algo sale mal, no se trata solo de un incendio eléctrico menor. Podría terminar con serios problemas mortales si algo que lleva tanta corriente se corta. El arco solo sería mucho más poderoso que un soldador. Hacer esto bien y de forma segura llevará tiempo, y es bueno empezar con ventaja.

Esto es especialmente cierto considerando los exóticos y complicados sistemas de suministro de energía que proponen las diferentes organizaciones. Si el aislamiento de gas y / o refrigerante tiene fugas o se enciende, la repentina incapacidad del cableado para manejar las cargas es una perspectiva aterradora. Las primeras versiones de estas tecnologías probablemente serán caras, frágiles y propensas a fallas. Definitivamente necesitamos superar esos problemas y avanzar hacia tecnologías confiables y maduras si vamos a confiar en ellas en los aviones.

Finalmente, como señaló GE, las tecnologías para esto no solo serán útiles en los cielos. Las aplicaciones marinas, las grandes naves terrestres y los submarinos se beneficiarán de esta tecnología. Al igual que los aviones, muchos otros tipos de vehículos necesitarán una gran potencia, pero no tendrán espacio para cables gigantes para mover esa potencia. Los beneficios de estas tecnologías de distribución de energía probablemente también serán útiles fuera del transporte. Será genial ver que la mayor cantidad posible de ellos tengan éxito.


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