En el futuro, vuelos regionales como el de Trondheim a Oslo podrían ser mucho más ecológicos gracias a un motor de avión híbrido. Este tipo de motor combina un motor eléctrico y uno de combustión para impulsar una hélice. Esta innovación debería reducir las emisiones de CO₂ hasta en un 30%.
“El principio que reduce las emisiones es el mismo que el de los coches híbridos: una combinación de combustible y electricidad”, afirma el investigador de SINTEF, Torstein Grav Aakre. La aviación representa aproximadamente el 4% de las emisiones climáticas totales de la UE. Esta solución tiene el potencial de reducir las emisiones hasta en un 1% en toda la UE, según el investigador.
Centrarse en los vuelos regionales
La atención se centra en los vuelos regionales porque es más fácil hacerlos más ecológicos utilizando electricidad. “La razón es que las baterías de los motores eléctricos pesan más que el combustible convencional. Y cuanto más tiempo se vuela, más energía necesita transportar el avión”, explica Aakre.
Para crear un motor de avión híbrido, es necesario desarrollar mucho, incluidas mejores hélices, cajas de cambios entre el motor eléctrico y el motor de combustión, sistemas de propulsión eléctricos, gestión de energía y distribución de energía.
“En la aviación, todo tiene que ser lo más ligero posible, por lo que una de nuestras principales tareas es reducir al máximo el peso del motor del avión”, afirma Astrid Røkke.
Røkke trabaja en Rolls-Royce Electrical Norway, que colabora con SINTEF en uno de los muchos paquetes de trabajo del proyecto.
Investigando el corazón de la máquina
SINTEF y Rolls-Royce colaboran para desarrollar el aislamiento eléctrico del estator, ubicado en el corazón de la máquina eléctrica y que impulsa el rotor. El estator convierte la corriente que pasa por las bobinas en un campo magnético alterno que hace girar el rotor. Las bobinas requieren aislamiento para evitar cortocircuitos, y este debe ser lo más fino posible, sin comprometer la vida útil del aislamiento, afirma Røkke.
Prueba de la vida útil del aislamiento
Construir máquinas más grandes, potentes y con mayor potencia que antes requiere el uso de voltajes y frecuencias más altos. Actualmente no existen métodos para probar esto.
“La industria no cuenta con estándares para calcular la vida útil a voltajes y frecuencias tan altos. Sólo tienen cifras que indican cuánto puede soportar un material aislante determinado hasta 1 kilohercio. En este caso, estamos hablando de hasta unos 50 kilohercios”, afirma Røkke.
Explica que Rolls-Royce, como proveedor de la industria aeronáutica, debe tener conocimiento de cómo se comportan los materiales en estas frecuencias para estar completamente seguro de que la vida útil del aislamiento sea lo suficientemente larga.
“De lo contrario, podríamos crear algo cuyo uso resulte peligroso”.
Pero un método de prueba recientemente desarrollado por SINTEF permite calcular la vida útil de este importante material.
Prueba de voltaje y frecuencia
En pocas palabras, comprobamos la vida útil conectando una fuente de tensión a los objetos de prueba relevantes que representan el aislamiento. Activamos y desactivamos la tensión a una frecuencia determinada hasta que se produce un error, para así determinar la vida útil de los objetos de prueba. Con base en los resultados de las pruebas, podemos descubrir cómo el voltaje y la frecuencia afectarán la vida útil del aislamiento, dice Aakre.
“El método de prueba que SINTEF ha creado es algo que necesitábamos en Rolls-Royce desde hacía mucho tiempo, pero que no habíamos podido encontrar ni teníamos la experiencia para desarrollar nosotros mismos. En otras palabras, SINTEF nos ha resuelto un problema real”, afirma Røkke.
“Hemos obtenido muchos resultados positivos y los experimentos siguen en curso”, afirma Aakre.
Como era de esperar, los investigadores han confirmado que la esperanza de vida es menor cuanto mayor es la frecuencia. “Eso es lo que pensábamos que ocurriría, pero no podíamos saberlo con certeza, ya que no se habían publicado estudios al respecto”, afirma Røkke.
Actualmente, se está construyendo una demostración del motor de avión, que se probará en Francia el próximo verano. El objetivo del proyecto de investigación es comercializar la nueva solución híbrida para 2035.
Fuente: Tech Xplore.