Supergeleidende motor brengt luchtvaart een stap verder

Een doorbraak in de wereld van elektrische aandrijvingen trekt de aandacht van de industrie. Startup Hinetics testte onlangs een prototype van een motor die de luchtvaart kan transformeren. Dit innovatieve systeem, bekend als de supergeleidende motor en gebaseerd op hoge-temperatuur-supergeleiders, belooft ongekende efficiëntie en kracht. Met een vermogen tot 10 megawatt opent het deuren naar schonere en krachtigere regionale passagiersvliegtuigen. De technologie, ondersteund door onderzoek van de Universiteit van Illinois, laat zien hoe slimme ideeën de sector vooruit helpen.

De opkomst van de supergeleidende motor

Hoge-temperatuur-supergeleiders bestaan al decennia, maar toepassingen bleven lang uit. Deze materialen geleiden elektriciteit zonder weerstand bij temperaturen tot -140 °C. Nu maken lagere kosten en betere productiemethoden, mede door onderzoek voor fusie-reactoren, de weg vrij voor praktisch gebruik. Startup Hinetics pakt deze kans en ontwikkelt een motor speciaal voor elektrische vliegtuigen.

Het prototype, getest in april, gebruikt supergeleidende rotormagneten en behaalde indrukwekkende resultaten. Met een vermogen van 5 tot 10 megawatt kan deze supergeleidende motor meerdere regionale vliegtuigen aandrijven. De financiering komt deels van ARPA-E, dat innovatieve energieprojecten ondersteunt.

Technische innovatie in de supergeleidende motor

Traditionele supergeleidende machines koelen rotor- of statorspoelen met vloeistof of gas via complexe systemen. Dit brengt uitdagingen met zich mee, zoals het circuleren van koelmiddel in een draaiende rotor. Hinetics pakt dit anders aan met een unieke oplossing. Hun systeem integreert een compacte cryokoeler die met de rotor meedraait, waardoor vloeistofoverdracht overbodig wordt.

De koeling verloopt via geleiding in plaats van convectie. Een thermische bus, vaak een koperen schijf, voert warmte van de supergeleidende spoelen naar de cryokoeler. Dit vereenvoudigt het ontwerp en verlaagt het gewicht, wat in de luchtvaart een groot voordeel biedt.

‘Deze aanpak maakt alles compacter en betrouwbaarder,’ zegt Kiruba Haran, oprichter van Hinetics. ‘We optimaliseren zo de efficiëntie zonder te veel in te leveren op de kracht van de supergeleidende motor.’

Uitdagingen en oplossingen

Een nadeel van de huidige cryokoeler is de lage warmteafvoercapaciteit. Het duurt enkele uren om de magneten voldoende af te koelen voor gebruik. Toch ziet Haran dit als een tijdelijk probleem. Toekomstige versies zullen sneller koelen en nog efficiënter werken.

Voor de stroomvoorziening gebruikt het prototype een sleepring, maar draadloze systemen zoals inductieve koppeling staan op de planning. Dit zou de betrouwbaarheid verder verhogen en onderhoud verminderen, wat voor luchtvaartmaatschappijen een grote plus is.

Voordelen voor de industrie

De supergeleidende motor van Hinetics bereikt een efficiëntie van 98 tot 99,5 procent. Dat is vier tot vijf procent hoger dan conventionele motoren met permanente magneten. Bovendien claimt het bedrijf een specifieke kracht van 10 kilowatt per kilogram, met plannen voor 40 kW/kg in de volgende generatie, waardoor deze supergeleidende motor een van de krachtigste in zijn klasse is.

Voor de luchtvaart betekent dit lichtere, zuinigere aandrijfsystemen. Minder brandstofverbruik en hogere vermogensdichtheid kunnen operationele kosten drukken en emissies verlagen. Grote spelers zoals Airbus, met hun ZEROe-programma, en startups zoals HyFlux volgen deze trend nauwlettend.

Breder dan alleen luchtvaart

Hoewel de focus ligt op vliegen, ziet Hinetics ook kansen in andere sectoren. Scheepsvoortstuwing is een logische volgende stap. De hoge vermogensdichtheid van de motor, vooral van de supergeleidende variant, maakt het ideaal voor toepassingen waar ruimte schaars is en veel koppel nodig is.

‘We staan aan de vooravond van een transformatie,’ aldus Haran. ‘Overal waar megawatts en lage snelheden samenkomen, kan deze technologie een verschil maken.’ Dit opent mogelijkheden voor scheepswerven en andere zware industrieën die zoeken naar efficiëntere aandrijvingen.

Toekomst van de supergeleidende motor

De volgende stappen voor Hinetics richten zich op het verfijnen van de technologie. Het verkorten van de koeltijd en het verhogen van de specifieke kracht staan bovenaan de lijst. Tegelijkertijd blijft de industrie kijken naar manieren om productiekosten verder te verlagen, zodat bredere adoptie van de supergeleidende motor mogelijk wordt.

Men verwacht dat de impact op de luchtvaart en scheepvaart groot zal zijn. Het is een ontwikkeling die niet alleen technisch indrukwekkend is, maar ook praktische voordelen biedt voor een schonere toekomst.