L’aviazione guarda al modello delle auto ibride per ridurre il proprio impatto ambientale. Dopo il successo delle vetture che combinano elettricità e carburante, anche il settore aeronautico sta sperimentando motori ibridi in grado di abbattere le emissioni. A tal riguardo, Rolls-Royce, in collaborazione con l’organizzazione di ricerca norvegese SINTEF, sta sviluppando un motore aeronautico ibrido che combina elettricità e carburante per ridurre le emissioni mantenendo l’affidabilità. Un’innovazione che potrebbe ridurre le emissioni di CO2 fino al 30%, soprattutto per i voli nazionali.
Un motore ibrido per tagliare le emissioni
Le due realtà collaborano in particolare sullo sviluppo dell’isolamento elettrico dello statore, componente collocato nel cuore della macchina elettrica e responsabile della rotazione del rotore. Lo statore trasforma la corrente in un campo magnetico alternato che mette in movimento il rotore. Le bobine necessitano di un isolamento per evitare cortocircuiti, che deve essere il più sottile possibile senza comprometterne la durata nel tempo.
L’aviazione è responsabile di circa il 4% delle emissioni climatiche totali dell’Unione europea. Secondo i ricercatori, l’introduzione di questa soluzione potrebbe ridurre le emissioni complessive dell’UE fino all’1%. Un risultato significativo, considerando la difficoltà di decarbonizzare un comparto ad alta intensità energetica.
Il principio è lo stesso già applicato nel settore automobilistico: combinare un motore elettrico con uno a combustione per azionare l’elica. “Il principio che consente di ridurre le emissioni è lo stesso delle auto ibride“, spiega il ricercatore del SINTEF Torstein Grav Aakre. Lo sviluppo del motore ibrido richiede però un ampio lavoro di innovazione. Servono eliche più efficienti, cambi di trasmissione tra motore elettrico e motore a combustione, sistemi di gestione e distribuzione dell’energia, oltre a nuove soluzioni per i powertrain elettrici.
Nuovi test per frequenze mai esplorate
La sperimentazione si concentra sui voli regionali, dove l’elettrificazione risulta più praticabile. Il motivo è legato al peso delle batterie: “Le batterie per i motori elettrici pesano più del carburante tradizionale. Più lungo è il volo, maggiore è l’energia che l’aereo deve trasportare“, chiarisce Aakre. Su tratte brevi, quindi, il compromesso tra peso e autonomia diventa sostenibile.
L’aumento delle dimensioni e della potenza delle macchine comporta l’utilizzo di tensioni e frequenze più elevate. Finora, però, mancavano metodi per testare la durata dei materiali isolanti a questi livelli. “Non esistono standard industriali per calcolare la vita utile a tensioni e frequenze così alte. I dati disponibili arrivano fino a 1 kilohertz, mentre qui parliamo di circa 50 kilohertz“, spiega Røkke.
Per risolvere il problema, SINTEF ha sviluppato un nuovo metodo di prova che consente di stimare la durata dell’isolamento. Il procedimento prevede il collegamento di una fonte di tensione agli oggetti di test che rappresentano l’isolante, accendendo e spegnendo la tensione a una determinata frequenza fino al verificarsi di un guasto. In questo modo è possibile valutare l’impatto di tensione e frequenza sulla vita utile del materiale.
I primi risultati confermano che all’aumentare della frequenza diminuisce la durata dell’isolamento, un esito atteso ma mai verificato prima con dati pubblicati. Attualmente è in costruzione un dimostratore del motore, che sarà testato in Francia la prossima estate. L’ambizione del progetto è portare la nuova soluzione ibrida sul mercato entro il 2035.
