El desarrollo de Fraunhofer IISB dentro del programa Clean Aviation se orienta a la aviación y a sistemas híbridos con pilas de combustible de hidrógeno
El Instituto Fraunhofer de Sistemas Integrados y Tecnología de Dispositivos (Fraunhofer IISB) ha creado un nuevo motor eléctrico capaz de entregar 1000 caballos de potencia con un peso de solo 94 kg y unas dimensiones similares a las de una bombona de gas de 12,5 kg. Con esta arquitectura, el motor alcanza una densidad de potencia de 8 kW/kg, muy por encima de la que suelen ofrecer los motores de los coches eléctricos (2–4 kW/kg) e incluso por delante de los motores aeronáuticos más avanzados (5–6 kW/kg).
Arquitectura modular del motor eléctrico de Fraunhofer IISB para aviación
El conjunto se divide en cuatro secciones independientes, y cada una integra su propio bobinado, inversor y sistema de control. Esta separación incrementa la robustez operativa: si una sección falla, las demás continúan funcionando, una característica especialmente relevante en aplicaciones de aviación.
Bobinados hairpin y refrigeración directa para elevar la densidad de potencia
Para conseguir estas cifras se recurre a un diseño innovador con cuatro bobinados trifásicos de tipo hairpin: en lugar de utilizar un hilo redondo flexible, los conductores se materializan como pletinas (barras) rígidas de cobre, dobladas en forma de “horquilla” (en “U”). Esta solución permite introducir más cobre en el mismo volumen, elevando la intensidad admisible y la potencia, a la vez que favorece la refrigeración y aumenta la resistencia mecánica.
La gestión térmica se apoya en refrigeración directa mediante pulverización de aceite, un enfoque que evacua el calor con eficacia y permite sostener niveles de potencia superiores sin sobrecalentamiento. Además, la compacidad del diseño lo hace especialmente adecuado para aeronaves, donde el espacio disponible y el peso son factores críticos.
Materiales para reducir pérdidas y funcionamiento a alta velocidad
Otra aportación relevante es el empleo de acero NO15 con un espesor de apenas 0,15 mm, aproximadamente la mitad de lo habitual en la mayoría de motores eléctricos. Al ser más fino, reduce las corrientes parásitas, lo que disminuye el calentamiento y mejora la eficiencia, sobre todo a altas velocidades. En este caso, el motor puede trabajar en torno a 21 000 rpm.
Comparación de potencia con Tesla Model S Plaid
Como referencia, el Tesla Model S Plaid recurre a tres motores para alcanzar aproximadamente 1020 caballos de potencia, mientras que este motor logra prácticamente el mismo resultado por sí solo.
Proyecto AMBER (Clean Aviation): sistemas híbridos eléctricos con pilas de combustible de hidrógeno para aviones regionales
El desarrollo se ha llevado a cabo dentro del proyecto AMBER, perteneciente al programa Clean Aviation de la Unión Europea, cuyo foco es la creación de sistemas híbridos eléctricos basados en pilas de combustible de hidrógeno para aviones regionales. El objetivo del proyecto es reducir las emisiones de dióxido de carbono en la aviación al menos un 30% frente a los niveles de 2020. En la iniciativa también participan Avio Aero con el turbohélice Catalyst y GE Aerospace; aun así, Fraunhofer IISB ha desarrollado el motor íntegramente, desde el concepto hasta la validación conforme a estándares aeronáuticos.
Aunque un motor de 94 kg capaz de entregar 1000 caballos de potencia resulta notable, el salto desde un prototipo de laboratorio a un equipo aeronáutico certificado sigue siendo complejo. Además, continúa abierta la cuestión de si las pilas de combustible de hidrógeno podrán garantizar un funcionamiento fiable en rutas regionales.
En un sector donde los avances suelen medirse en décadas, este motor supone un logro de ingeniería de gran calado.
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