Az elektromos csapat készen áll a legnagyobb teljesítményekkel kapcsolatos kihívásokra

Az energia előállító rendszer készen áll első üzembehelyezésére, nagy kihívásokkal és nagy törekvésekkel.

A Bristolban tesztelt TP108

Egy egyszerű, újonnan átalakított tesztpadon, a Rolls-Royce telephelyén, Bristolban (Egyesült Királyság) egy csapat a fizika törvényeivel veszi fel a küzdelmet.

Itt állítják ugyanis össze a Power Generation System1-t (PGS1), a repülés legerősebb hibrid-elektromos motorját, a 2021-es első földi tesztüzemére.

Ez nem szokványos első üzembehelyezés, hiszen egy olyan hibrid-elektromos rendszer első kipróbálására kerül sor, amelynek egyedülálló célja, hogy megawattos tartományban hajtsa a jövő repülőgépeit.

A rendszer lelke egy generátor – nem nagyobb egy söröshordónál –, amelynek 2,5 megawatt teljesítményt kell leadnia, amely 2500 otthon ellátásához lenne elegendő. Ezt pedig a szigorú szabványokkal rendelkező repülőgépiparban biztonságosan és megbízhatóan kell megtennie.

Minden kábel a helyén van, készen állnak a PGS1 komponenseinek csatlakoztatására, összekapcsolva a generátort egy AE2100 gázturbinával és egy 3000 V-os teljesítményelektronikai rendszerrel. Ez az csatlakoztatás hamarosan megtörténik, amint a generátorpróbák utolsó szakaszai lezárulnak egy másik különleges, nagyfeszültségű Rolls-Royce tesztlaboratóriumban, Trondheimben, Norvégiában.

Riona Armesmith, a hibrid elektromos hajtásrendszer fejlesztésével kapcsolatos projekt főmérnöke vezeti a bristoli csapat munkáját, és pontosan tisztában van a kihívás nagyságával.

Riona elmondta: „A mérnöki tesztelések többségét azért végzik, hogy bizonyítsanak valamit, amit már nagyrészt hitelesítettek egy másik járművön vagy számítógépes szimulációval. A mostani feladatunk a rendszer tesztelése a határértékeken, hogy valóban megtudjuk, sikerül-e működőképessé tenni a PGS1-et, és olyan adatokat kinyerni, amelyek lehetővé teszik modelljeink hitelesítését.”

„Az ilyen típusú hibrid technológia kihívása ezen a teljesítményszinten valójában a súly- és a termikus tulajdonságok. Az akkumulátor nehezebb, mint a kerozin, és ha hozzáadjuk a kábeleket, a teljesítményelektronikát és a hűtőrendszereket az egyes alkatrészekhez, az egész rendkívül bonyolulttá válik.”

„Tehát a PGS1-et a lehető legkönnyebbé, legmegbízhatóbbá és legegyszerűbbé kell tennünk. És ha ezt elérjük, akkor egy teljesen integrált és földi teszten átesett teljesítmény- és termikus rendszerrel nagyszerű piaci helyzetbe kerülünk. Ez azt jelenti, hogy amikor egy gyártó egy hibrid- vagy teljesen elektromos repülőgép-koncepcióval áll elő, amely megawattos teljesítményt igényel, készen állunk majd az indulásra.”

A PGS1 egy kísérleti programból fejlődött ki, amely része volt az Airbus-szal közösen kidolgozott E-Fan X programnak és az év elején zárult le, amikor mindkét fél felismerte, hogy a széleskörű teszteléshez nincs szükség egy új, valódi repülőgépre.

A Rolls-Royce azonban folytatja a PGS1 vizsgálatát, biztosítva, hogy minden olyan jövőbeli repülőgépbe beépíthető legyen, amely megawattos teljesítményű hibrid-elektromos hajtásrendszert igényel, amelynél aztán repülési teszteléssel igazolható, hogy minden repülési biztonsági követelménynek megfelel.

„Mint minden más vállalkozásnak, nekünk is alkalmazkodnunk kellett a COVID-19 hatásaihoz, amely lelassította a munkánkat, és az E-Fan X programból való kilépés azt is jelentette, hogy a programot a saját igényeinknek megfelelően újraalakítottuk” – teszi hozzá Riona.

„Most azonban egy nagyon izgalmasnak ígérkező 2021-es évre készülünk, és egy sor sikerben reménykedünk, kezdve a trondheimi maximális teljesítmény teszttel. Ezt egészítik ki hibrid-elektromos motorvezérlő rendszerünk kipróbálását célzó mérések Derbyban, valamint a termikus rendszerünk kapcsán végzett munkánk Indianapolisban.”

A PGS1 a Rolls-Royce villamosítási programjába illeszkedik, amely egy tágabb fenntarthatósági stratégia része. Ennek célja, hogy az ágazatok, amelyekben működünk, elérjék a karbonsemlegességet 2050-re.

A PGS1 fejlesztése mélyebb megértést tesz lehetővé számunkra a megawatt kategóriában történő villamosítást illetően. Aktívan részt veszünk továbbá számos, a kilowatt-osztályba tartozó repülőgép-programban is.

A villamosítás az új hajtástechnológiákkal kapcsolatos kutatásaink egyik eleme, amely magába foglalja a hidrogén használatát is, és ennek a kettőnek az ötvözését. Miközben ez a kutatás tovább zajlik, fenntarthatósági stratégiánk két másik kulcsfontosságú elemére is összpontosítunk: a gázturbinák hatékonyságának további javítására és a fenntartható repülőgép-üzemanyagok fokozott használatának előmozdítására.

Riona hozzáteszi: „A légiközlekedésben okozott környezeti ártalmakkal kapcsolatos problémák már a COVID 19 előtt is fontosak voltak, és úgy gondolom, hogy miután felépülünk a sokkból, amelyet a pandémia mindannyiunknak okozott, újra kapcsolatba akarunk lépni és találkozni egymással. Így még fontosabbá válik, hogy mindezt fenntartható módon tegyük.”

„Éppen ezért ez a munka, bár hatalmas technikai kihívás, egyben nagyon motiváló is. A miénkhez hasonló elektromos hajtásrendszerek nagy szerepet játszhatnak a légiközlekedés -karbonsemlegesítésében – ez az egyik legalapvetőbb kérdés, amelyet a társadalom nekünk szegez, és izgalmas, ha részesei lehetünk a megoldásnak.”

  • A TP108 néven ismert hibrid-elektromos próbapad és a PGS1 új technológiai fejlesztésének egy részét az Aerospace Technology Institute MegaFlight projektje támogatta.