Čisté a tiché lietadlá nie sú len hudbou budúcnosti

21. mar. 2018 • Technické vedy

Čisté a tiché lietadlá nie sú len hudbou budúcnosti

Kedy ste naposledy leteli? Možno ste cestovali na dovolenku na pobrežie alebo na nejaké iné zaujímavé miesto alebo ste išli navštíviť svojich rodinných príslušníkov, žijúcich v zahraničí. Ak ste ešte neleteli, vaše deti určite. Lietanie už nie je luxus, stalo sa dosť obvyklé. Ľudia nielenže letia častejšie ako pred 20 rokmi (nehovoriac pred 30 rokmi!), ale aj dlhšie. Nie sme prekvapení, ak vidíme turistické skupiny z východnej Ázie (Japonsko, Kórea a tiež Čína) v historickom centre Bratislavy a to je len začiatok. Každý deň stále viac a viac ľudí z krajín ako Čína a India (s populáciou päťkrát väčšou, ako je obyvateľov Európskej únie) si môže dovoliť letieť. To je veľa kerozínu spaľovaného v turbínach lietadiel. Čo sa stane s emisiami?

Takúto otázku si kladie Dr. Enric Pardo, samostatný vedecký pracovník a člen vedeckej rady z Elektrotechnického ústavu Slovenskej akadémie vied, ktorý je za SAV zodpovedným riešiteľom projektu Pokročilý experimentálny model supravodivého motora (Advanced superconducting motor experimental demonstrator). Realizácia projektu sa začala v minulom roku v máji a trvá do 30. 4. 2020.

„Európska únia sa rozhodla drasticky odstrániť emisie komerčných letov. Ciele týkajúce sa emisií ACARE Flightpath 2050 sa snažia o zníženie oxidu uhličitého o 75 %, oxidu dusíka a tuhých častíc o 90 % a hluk o 65 % v porovnaní s rokom 2000. Drastické znižovanie si vyžaduje drastické vylepšenia. Elektrické a hybridné lietadlá by mohli umožniť takéto radikálne zníženie. Tieto nové lietadlá si však vyžadujú veľmi silné a ľahké elektromotory, ktoré neexistujú,” uvádza odborník.

Typické elektrické motory obsahujú podľa neho vodiče (stator, zvyčajne vyrobený z medeného drôtu a železa) a pohybovú os (rotor), vyrobenú z magnetov. „V statore môžu supravodiče prenášať oveľa vyššiu hustotu prúdu ako meď: vrstva s hrúbkou 2 um na kovovej páske so šírkou 4 mm môže prenášať až 2000 A, čo je približne 60-násobok typického maximálneho prúdu z elektrickej siete vedenej do domácnosti.“

Existuje len jedna nevýhoda, pripomína odborník: Supravodiče musia byť ochladzované pri veľmi nízkych teplotách; čím nižšie, tým lepšie. Vysokoteplotné supravodiče, ako je REBCO, začnú pracovať pod 90 K (-183 oC), ale možno budete potrebovať teplotu až 20 K (-253 oC), aby ste dosiahli potrebný výkon...

„Napriek tomu by sa táto teplota mohla dosiahnuť kvapalným vodíkom, ktorý by mohol slúžiť aj ako palivo. Navyše by sme mohli nahradiť konvenčné magnety supravodivými , vytvárajú vyššie magnetické polia. Svetový rekord, ktorý dnes má Univerzita v Cambridge, je 17,7 T, čo je zhruba desaťkrát viac než dokáže najsilnejší konvenčný magnet.“

projekt ASuMEDElektrotechnický ústav SAV sa podieľa na európskom projekte ASuMED (program Horizont 2020), zameranom na výstavbu laboratórneho motora s výkonom 1 MW a hustotou výkonu 20 kW/kg. „Tento motor s hmotnosťou približne 50 kg by sa mohol pripodobniť motoru vášho auta, avšak s viac ako 10-násobným výkonom. Motor musí byť tiež veľmi účinný (99,9 %), aby sa ušetrilo palivo a znížil sa ohrev,“ pripomína Dr. Enric Pardo.

Možno najslávnejším partnerom projektu je podľa neho spoločnosť Rolls-Royce PLC, ktorá vyrába motory pre komerčné lietadlá. Koordinátorom a hlavným partnerom je OSWALD Elektromotoren, relatívne malá nemecká spoločnosť vyrábajúca vysokovýkonné elektromotory. Okrem špičkových nemeckých výskumných centier a vysokých škôl (Karlsruhe Institute of Technoloty a Hochschule Aschaffenburg) zohráva aj Univerzita v Cambridge dôležitú úlohu na supravodivých magnetoch. DEMACO navrhuje kryostat motora. Air Liquide, odborník na kryogénne technológie s rozsiahlymi skúsenosťami v leteckom priemysle, skúma systém kryochladenia, ktorý umožňuje udržiavať motor pri kryogénnej teplote. SuperOx poskytuje supravodivú pásku. Airbus a Siemens sa podieľajú na poradenstve v rámci všeobecných špecifikácií projektu. 

„Náš ústav sa s radosťou zúčastňuje počítačového elektromagnetického modelovania supravodivých častí, ako aj niektorých laboratórnych meraní. Softvér, ktorý sme vyvinuli, nielenže nahrádza komerčný softvér na tento účel, ale tiež nám umožňuje používať superpočítač AUREL v Slovenskej akadémii vied, ako aj možné budúce superpočítače. Tieto výpočty umožnia optimalizovať supravodivé časti a nájsť spôsoby, ako zvýšiť výkonnosť a hustotu výkonu motora,“ konštatoval Dr. Enric Pardo.

V súčasnosti sú odborníci z Elektrotechnického ústavu SAV stále vo fáze návrhu. Neskôr sa bude v rámci projektu konštruovať motor, vrátane supravodivých častí a chladiacich systémov a budú sa testovať vlastnosti motora. „Sme presvedčení, že v roku 2020 bude motor fungovať veľmi dobre a možno sa podarí, že jedného dňa by ste mohli lietať na futuristických čistých a tichých lietadlách so supravodivými motormi,“ uzavrel s nádejou a optimizmom Dr. Enric Pardo.

 

Viac informácií na:

http://www.asumed.oswald.de/

http://cordis.europa.eu/project/rcn/209910_en.html

Odborný garant textu: Dr. Enric Pardo, samostatný vedecký pracovník a člen vedeckej rady z Elektrotechnického ústavu SAV

Spracovala: Slávka Cigáňová (Habrmanová), NCP VaT pri CVTI SR

Foto zdroj: Rolls-Royce

Uverejnila: VČ

Hore
Aurelium - centrum vedy
TVT 2019
Veda v Centre
Prechod VK na VND - jeseň
kúpa časopisov jún 2016
Publikácie Veda v CENTRE
TVT 2019
QUARK
Bratislavská vedecká cukráreň
TAG Slovenská veda
banner záhrady
Extrapolácie 2019
Zaujímavosti vo vede
DNA je molekula, zložená z lineárnej postupnosti základných stavebných jednotiek, tzv. báz.
Zistite viac