De una arquitectura de propulsión basada en baterías a una basada en pilas de combustible PEM en una aeronave totalmente eléctrica ligera: un estudio numérico comparativo
Autores: Marinaro, Gianluca; Di Lorenzo, Giuseppe; Pagano, Antonio
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
De una arquitectura de propulsión basada en baterías a una basada en pilas de combustible PEM en una aeronave totalmente eléctrica ligera: un estudio numérico comparativo
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Sector de la aviación
Propulsión eléctrica
Paquetes de baterías de litio
Pilas de combustible de hidrógeno
Extensión de rango
Peso máximo de despegue
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 37
Citaciones: Sin citaciones
El sector de la aviación está firmemente comprometido con la reducción de emisiones nocivas y la propulsión eléctrica promete abordar tanto la contaminación como el ruido al mismo tiempo. Los aviones más eléctricos están dando paso progresivamente a aviones totalmente eléctricos que se espera que representen la próxima revolución en la aviación. Como se sabe, la propulsión eléctrica puede basarse en diferentes fuentes electroquímicas; hoy en día, los sistemas más utilizados se desarrollan en paquetes de baterías de litio, especialmente en el sector automotriz, donde los requisitos en términos de densidades de energía gravimétrica y volumétrica no son tan estrictos en comparación con el sector aeronáutico. Los sistemas basados en pilas de combustible de hidrógeno exhiben un mejor rendimiento en términos de alcance y resistencia. En este artículo, se presenta un estudio numérico sobre un avión eléctrico ligero, cuya arquitectura basada en baterías se convierte en una arquitectura basada en pilas de combustible con la contribución de un paquete de baterías que interviene esencialmente en la fase de despegue y, además, de un paquete de ultracapacitores para prevenir la alta tasa de descarga de la batería. La intención final es explorar la extensión del alcance sin un aumento en el peso máximo de despegue. Se han desarrollado modelos numéricos de parámetros agrupados de los dos sistemas de propulsión en Simcenter Amesim, donde se ha lanzado un conjunto de simulaciones. Se muestra que incluso bajo la restricción del peso máximo de despegue, se obtiene una extensión significativa del alcance al adoptar un sistema de propulsión eléctrica basado en pilas de combustible de hidrógeno.
Descripción
El sector de la aviación está firmemente comprometido con la reducción de emisiones nocivas y la propulsión eléctrica promete abordar tanto la contaminación como el ruido al mismo tiempo. Los aviones más eléctricos están dando paso progresivamente a aviones totalmente eléctricos que se espera que representen la próxima revolución en la aviación. Como se sabe, la propulsión eléctrica puede basarse en diferentes fuentes electroquímicas; hoy en día, los sistemas más utilizados se desarrollan en paquetes de baterías de litio, especialmente en el sector automotriz, donde los requisitos en términos de densidades de energía gravimétrica y volumétrica no son tan estrictos en comparación con el sector aeronáutico. Los sistemas basados en pilas de combustible de hidrógeno exhiben un mejor rendimiento en términos de alcance y resistencia. En este artículo, se presenta un estudio numérico sobre un avión eléctrico ligero, cuya arquitectura basada en baterías se convierte en una arquitectura basada en pilas de combustible con la contribución de un paquete de baterías que interviene esencialmente en la fase de despegue y, además, de un paquete de ultracapacitores para prevenir la alta tasa de descarga de la batería. La intención final es explorar la extensión del alcance sin un aumento en el peso máximo de despegue. Se han desarrollado modelos numéricos de parámetros agrupados de los dos sistemas de propulsión en Simcenter Amesim, donde se ha lanzado un conjunto de simulaciones. Se muestra que incluso bajo la restricción del peso máximo de despegue, se obtiene una extensión significativa del alcance al adoptar un sistema de propulsión eléctrica basado en pilas de combustible de hidrógeno.