Eden glavnih ciljev vesoljskih agencij in komercialnega vesoljskega prostora je danes zmanjšanje s tem povezanih stroškov raziskovanja vesolja. Toda agencije, kot je NASA, niso samo stroški pošiljanja tovora v vesolje (in onesnaževanje, ki ga povzroča).
Obstajajo tudi stroški (gospodarski in okoljski), povezani z letalstvom. Jet gorivo tudi ni poceni, komercialni letalski promet pa predstavlja od 4 do 9% antropogenih toplogrednih plinov (in narašča). Zato je NASA sodelovala s komercialno industrijo pri razvoju električnih zrakoplovov, za katere upajo, da bodo do leta 2035 ponudili ekonomično in stroškovno učinkovito alternativo komercialnim letalom.
To predstavlja velik izziv, saj so številne komponente, potrebne za ustvarjanje delujočega električnega zrakoplova, precej velike in težke. Zlasti NASA-jev napredni program za zračna vozila (AAVP) išče lahke in kompaktne pretvornike - osrednji sestavni del električnega sistema, ki zagotavlja moč za pogon električnega motorja.
Pretvorniki so kritični za elektronske pogonske sisteme, saj pretvorijo izmenični tok (izmenični tok) - ki ga ustvarjajo generatorji, nameščeni na motorju, in elektromotorje, ki jih poganjajo propelerji - v visokonapetostni enosmerni tok (DC). Na žalost so bile komponente, potrebne za ustvarjanje tolikšne količine energije - generatorji, elektronika za pretvorbo moči, motorji itd., V preteklosti veliko prevelike in težke, da bi se lahko prilegale v letalo.
To ustvarja nekaj težav, saj bi za količino energije, ki je potrebna za ustvarjanje potrebnega dvigala, potrebna še težja elektronika. Zato NASA preiskuje vrhunsko znanost o materialih, da bi ustvarila lažjo in manjšo elektroniko. V ta namen so pred kratkim podpisali pogodbo v vrednosti 12 milijonov dolarjev z General Electric (GE), ki je eno izmed vodilnih v svetu na področju razvoja vrhunske tehnologije silicijevega karbida (SiC).
Ta polprevodniški mineral se uporablja pri izdelavi visokotemperaturne visokonapetostne elektronike in GE upa, da ga bo uporabil za izpolnjevanje zahtev glede velikosti, moči in učinkovitosti, ki jih določa NASA. Te specifikacije zahtevajo pretvornik, ki ni večji od kovčka in lahko proizvede megavat (MW) električne energije.
Kot je v NASA-jevem sporočilu za tisk pojasnil Jim Heidmann, vodja Nasinega naprednega tehnološkega projekta za zračni promet:
"V zgodovini letalstva smo v kritičnem času, ker imamo priložnost razviti sisteme, ki bodo zmanjšali stroške, porabo energije in hrup, hkrati pa odpirali nove trge in priložnosti za ameriška podjetja. Nujno je, da sodelujemo z industrijo in akademskim svetom, da zagotovimo, da so ustrezne tehnologije na voljo za potrebe bodočih potnikov in prevoznikov. "
Preprosto povedano, megavat je velika količina električne energije in varno upravljanje takšne energije je velik izziv. Na primer, Nasine
Toda zahvaljujoč napredkom na področju elektronike in tehnologije hibridnih motorjev v zadnjih letih bi bile te zahteve lahko dosegljive. Said Amy Jankovsky, vodja podprojekta Hibridni plinsko-električni pogon v Nasinem raziskovalnem centru Glenn:
"Z nedavnim napredkom materialov in energetske elektronike začenjamo premagati izzive pri razvoju konceptov elektrifikacije, ki zmanjšujejo energijo, in to delo razsmernikov je ključni korak v naših prizadevanjih za pogon elektrificiranih zrakoplovov. Naše partnerstvo z GE je ključno za napredovanje komponent teže in leta, ki so pripravljene na let v megavatnem razredu za prihodnja transportna letala. "
Silicijev karbid je zaradi svojih materialnih lastnosti še posebej obetaven za letalske zmogljivosti velike moči. Ponuja visoke delovne temperature, visokonapetostno napetost in visoko zmogljivost pretoka. Te prednosti bodo inženirjem omogočale oblikovanje manjših velikosti in lažjih komponent, hkrati pa bodo povečale izhodno moč.
"V bistvu pakiramo en megavat moči v velikost kompaktnega kovčka, ki bo pretvoril dovolj električne energije, da bi lahko omogočil hibridno-električno pogonsko arhitekturo za komercialna letala," je dejal Konrad Weeber, glavni inženir električne energije pri GE Research. "Uspešno smo vgradili in demonstrirali pretvornike na tleh, ki izpolnjujejo zahteve glede moči, velikosti in učinkovitosti električnega leta."
Razvoj teh električnih sistemov trenutno poteka na NASA-inem testnem letalu za električna letala (NEAT) v mestu Sandusky v Ohiu, ki je bilo prej NASA Glenn Hypersonic Tunnel Facility. Prva taka nastavljiva preizkusna ploščica je naložena za načrtovanje, razvoj, sestavljanje in preizkušanje elektroenergetskih sistemov električnih zrakoplovov, ki bodo šli v izdelavo vsega, od letal dveh oseb do 20 MW letalnikov.
Še maja je NEAT uspel izvesti svoj prvi megavatni preizkus, zahvaljujoč ogromnim količinam moči, do katerih ima objekt dostop. To in nedavno podpisano partnerstvo z GE prihajata kmalu po tem, ko je NASA napovedala še eno donosno partnerstvo z GE in dvema glavnima vesoljskima podjetjema - Boeingom in United Technologies Pratt & Whitney - za proučitev možnih koristi in tveganj demonstracij letenja v megavatnih lestvicah.
Kot je povedal Barb Esker, namestnik direktorja Nasinega naprednega programa za zračna vozila:
"Demonstracije letenja so pomemben del tehnološkega razvoja, saj ponujajo našim inženirjem in industrijskim partnerjem možnost, da razrešijo težave in dokažejo koncepte v realni situaciji, hkrati pa se spoprijemajo z izzivi, s katerimi se soočajo električni pogon v letalstvu."
Med grožnjo podnebnih sprememb in dejstvom, da bo svetovno prebivalstvo do leta 2050 predvidoma doseglo skoraj 10 milijard, je treba razviti alternativne načine proizvodnje, proizvodnje energije in prometa. Dobro je vedeti, da se poleg električnih in hibridnih avtomobilov lahko veselimo tudi električnih in hibridnih letal.
