Permitiendo la transición de la aviación a emisiones netas cero

Cómo EA Elektro-Automatik respalda el futuro de los aviones impulsados ​​por hidrógeno con sistemas de propulsión eléctrica

Un aspecto emocionante de la ingeniería es ser parte de una transformación en la forma en que las personas viven sus vidas a través de nuevas innovaciones. Ciertamente, esto es cierto en el caso de los vuelos comerciales impulsados ​​por hidrógeno y baterías. Los futuristas, los ingenieros eléctricos y los ingenieros de aviación imaginan un mundo de aviones de pasajeros, drones e incluso taxis aéreos autónomos, silenciosos y sin emisiones.

La motivación para lograr emisiones netas cero en vuelo va más allá de la capacidad de cumplir con los mandatos de reducción de gases de efecto invernadero. Al igual que los autos eléctricos, se espera que los motores eléctricos tengan costos de mantenimiento mucho más bajos que sus contrapartes que funcionan con queroseno. Se espera que los ahorros en costos operativos hagan que los vuelos de corta distancia sean más rentables, abriendo nuevas rutas aéreas.

Los aviones pequeños pueden ser totalmente eléctricos. Según ResearchAndMarkets.com, se espera que el tamaño del mercado mundial de aviones eléctricos alcance los USD 226.6 millones en 2030, y las principales aerolíneas han anunciado planes para volar aviones eléctricos ese mismo año. Los ingenieros se están moviendo rápidamente para llevar esta tecnología a la aviación aprovechando lo que ya se ha desarrollado para automóviles híbridos y eléctricos.

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También se están desarrollando algunos aviones grandes que se basarán en pilas de combustible de hidrógeno para proporcionar la energía eléctrica necesaria para la propulsión. Empresas como ZeroAvia tienen diseños en fase de vuelo de prueba.

Ya sea que un avión use hidrógeno o sea totalmente eléctrico, su desarrollo presenta una serie de desafíos de ingeniería. Para los ingenieros de aviación que lideran las iniciativas, la tarea es más compleja que la que enfrentan sus homólogos de vehículos eléctricos automotrices. En primer lugar, un avión con un sistema de propulsión eléctrica requiere mucha más potencia que un automóvil y, en segundo lugar, los requisitos de fiabilidad y seguridad son extremos. Una falla del sistema a 30,000 pies obviamente tiene más consecuencias.

Superando las barreras tecnológicas

En los aviones del mañana, los sistemas de energía y combustible sustentables requerirán sistemas de carga y propulsión electrificados con CC completamente nuevos en lugar de la combinación actual de soluciones de energía de CC y CA.

Estas son algunas de las muchas barreras de la tecnología eléctrica que la aviación eléctrica tendrá que superar:

• Nuevos sistemas de suministro y almacenamiento de energía, incluida la gestión de baterías de pilas de combustible. Estos sistemas deben proporcionar energía limpia y uniforme, especialmente durante los picos de demanda de despegue. (Vea nuestra nota de aplicación, Simulación de celdas de combustible.)
• Motores y sistemas de energía de batería más ligeros y pequeños
• Un rango de sistemas de conversión y distribución de energía para convertir los niveles de la red de alimentación DC principal de 700-1000 V en rangos más bajos para instrumentación (28 VDC), aire acondicionado (400 VDC) o sistemas críticos de frenado/control de ala/tren de aterrizaje (±270 VDC)
• Diseño para condiciones ambientales extremas, que van desde vibraciones, cambios de temperatura, humedad y condiciones de alta aceleración/gravedad

Inventar nuevas rutinas de alimentación y prueba en fuentes de alimentación de CC

Cada nuevo sistema y dispositivo electrónico debe someterse a pruebas exhaustivas de rendimiento, confiabilidad, interferencia EMI y seguridad. Estos incluyen motores de propulsión eléctrica de alta potencia con megavatios de potencia máxima, motores de corriente continua para operar equipos pesados, como trenes de aterrizaje y flaps, y baterías con suficiente capacidad y eficiencia para vuelos de larga distancia. Afortunadamente, EA Elektro-Automatik es un experto en el suministro de energía y las tecnologías de carga necesarias para innovar los sistemas de energía de la aviación, incluidos los equipos que están "preparados para el futuro" para adaptarse a los cambios.

Probando el futuro del vuelo

EA Elektro-Automatik ofrece una gama de productos de conversión de energía para probar adecuadamente todos estos dispositivos y redes eléctricas y electrónicas. Para empezar, nuestros productos son aptos para aplicaciones de aviación de alta potencia:

• Rangos de potencia de 320W hasta 3.84MW
• Rangos de voltaje de 0-60 VDC hasta 0-2000 VDC
• Rangos de corriente hasta 64,000A

Más allá de la potencia bruta, los productos de EA tienen características que los hacen especialmente adecuados para las exigentes rutinas de pruebas eléctricas de la aviación.

• Función autoranging real Esta función permite a los ingenieros probar una mayor variedad de dispositivos al proporcionar una salida de potencia completa en una amplia gama de voltajes y corrientes. A diferencia de las fuentes de alimentación convencionales, una fuente de alimentación de rango automático de EA puede proporcionar una salida de potencia total de hasta 1/3 de su voltaje y corriente máximos. Como resultado, EA a menudo puede proporcionar un suministro de CC de menor potencia para un requisito de carga determinado. Esto ahorra espacio en el bastidor de prueba y requisitos de enfriamiento, lo que permite reducir los costos y simplifica el sistema de prueba. (Consulte nuestra nota técnica sobre la teoría del rango automático.)
• Fuentes de alimentación regenerativas bidireccionales. Las fuentes de alimentación de CC bidireccionales de EA Elektro-Automatik son regenerativas en modo sumidero, de modo que la energía extraída del dispositivo bajo prueba se recupera y se envía de vuelta a la red con una eficiencia del 96 %. Esta característica de cargas regenerativas se amortiza en ahorros de costos de energía.
• Generador de funciones integrado. A diferencia de las fuentes de alimentación convencionales, los ingenieros no necesitan conectar un generador de señal externo para modular la salida de la fuente de alimentación.
• Cargas Regenerativas Electrónicas con Recuperación de Energía. Las cargas electrónicas de EA con las mismas características de rango automático, generador de funciones y recuperación de energía regenerativa son ideales para probar la fuente de energía de la celda de combustible. La carga electrónica puede simular una amplia gama de estados de la carga, incluidos los estados de falla, para garantizar que la celda de combustible pueda generar la potencia necesaria y responder de manera segura a cualquier modo operativo de la carga.

Un legado de experiencia en aviación

Utilizando fuentes de alimentación y cargas electrónicas de EA Elektro-Automatik, los ingenieros pueden probar en el laboratorio los sistemas de CC que alimentarán el futuro en innovación aviónica. Ya sea que la aplicación sea un avión, un dron o un vehículo aéreo no tripulado, contamos con un historial de experiencia en las rutinas de prueba y estándares comerciales/militares más rigurosos del mundo. Sobre la base de nuestra posición como fabricante líder en Europa de fuentes de alimentación programables, EA Elektro-Automatik se enorgullece de apoyar a los ingenieros más innovadores del mundo para crear un mundo más verde.