Supraleitender Flugzeugmotor besteht erste Tests

Forscher der University of Strathclyde in Glasgow (Schottland) gaben einen wichtigen Schritt auf dem Weg zur „grünen“ Luftfahrt bekannt: Sie entwickelten und testeten erfolgreich einen funktionierenden Prototyp eines vollständig supraleitenden elektrischen Flugzeugmotors mit einer Leistung von 100 kW. Das Projekt wird im Rahmen des ZEST-Programms (Zero Emissions for Sustainable Transport) mit Unterstützung von Airbus durchgeführt und gilt als eine der Schlüsseltechnologien für zukünftige elektrische Passagierflugzeuge. Darüber berichtet Ixbt.com .

Die größte Herausforderung bei der Elektrifizierung der Luftfahrt sind Gewicht und Wärmeabfuhr. Kupferwicklungen in herkömmlichen Elektromotoren überhitzen bei steigender Leistung, was die Konstruktion schwerer macht. In der Luftfahrt beeinflusst jedes zusätzliche Kilogramm die Flugreichweite und Effizienz direkt. Supraleitende Motoren ermöglichen es, diese Einschränkung zu umgehen: Bei extrem niedrigen Temperaturen verliert das Material seinen elektrischen Widerstand, wodurch der Strom ohne Verluste fließt und die Erwärmung nahezu stoppt. Dies ermöglicht eine erhebliche Steigerung der Motorleistung ohne Gewichtszunahme.

Das Team von Professor Min Zhang verzichtete auf die klassische Methode, die flüssiges Helium erfordert, und nutzte „Hochtemperatur“-Supraleiter, die bei Temperaturen von 20 bis 77 K (-253…-196 °C) arbeiten. Der Prototyp verwendet Wicklungen mit minimalen Verlusten, ein bürstenloses System und ein integriertes kryogenes Kühlsystem, das während der Rotorrotation arbeitet. Im Wesentlichen ist dieser Motor ein kompaktes kryogenes elektromechanisches Modul, das Leistungs- und Kühlsysteme kombiniert.

Diese Technologie ist perfekt mit der von Airbus vorangetriebenen Wasserstoffluftfahrt kompatibel. Das Unternehmen betrachtet flüssigen Wasserstoff als den Haupttreibstoff für kohlenstoffneutrale Flugzeuge. In einem solchen Schema kann Wasserstoff nicht nur als Energiequelle, sondern auch als Kältemittel zur Kühlung der Supraleiter dienen. Dies vereinfacht die Architektur zukünftiger Flugzeuge und erhöht die Gesamteffizienz des Systems.

Derzeit handelt es sich nur um einen Machbarkeitsnachweis — ein 100-Kilowatt-Motor reicht nicht aus, um ein Passagierflugzeug zu heben. Sein stabiler Betrieb bestätigte jedoch die Lebensfähigkeit des Konzepts. Der nächste Schritt ist die Skalierung der Technologie auf das für die kommerzielle Luftfahrt erforderliche Megawatt-Niveau. Derzeit forschen auch Unternehmen wie Hinetics, HyFlux, Toshiba und Raytheon aktiv in dieser Richtung.