MATISSE: Proyecto de investigación sobre baterías de estado sólido para aviones eléctricos
En concreto, el AIT habla de una "aplicación aeronáutica". Para las aeronaves comerciales de mayor tamaño, la electrificación directa del sistema de propulsión es actualmente bastante improbable; en este caso, los e-combustibles (o combustibles aéreos sostenibles, SAF para abreviar, en aviación) tienen más probabilidades de contribuir a la descarbonización. Sin embargo, ya se ofrecen algunos propulsores eléctricos para aviones más pequeños.
Sin embargo, el reto clave para que los aviones eléctricos ganen más cuota de mercado no son tanto los motores eléctricos como los sistemas de almacenamiento de energía. Para cumplir los requisitos de la aviación, las baterías necesitan una alta densidad energética y también deben ser muy seguras. Las baterías de estado sólido fabricadas con materiales activos de alta densidad energética y electrolito sólido no inflamable son, por tanto, ideales para esta aplicación, si llegan al mercado dentro de unos años.
Con el fin de optimizar la instalación de baterías en los aviones (ya sean puramente eléctricos o híbridos), el consorcio MATISSE sigue un enfoque especial: las baterías de estado sólido se diseñarán como un componente portante y, por tanto, se integrarán en la estructura del fuselaje del avión. Hasta ahora, las baterías no eran un componente estructural del diseño del avión, sino que se integraban en el bastidor portante.
La batería se integrará en la estructura del avión
El consorcio MATISSE pretende desarrollar componentes estructurales multifuncionales con una batería de estado semisólido integrada. Para integrar las celdas de la batería en la estructura del avión, los investigadores quieren investigar la idoneidad de las estructuras laminadas sólidas y en sándwich, por ejemplo. Además, se van a incorporar sensores directamente en la batería y la estructura para medir la seguridad y el rendimiento.
Para las células propiamente dichas, los investigadores quieren trabajar con cátodos de NMC811, ánodos de Si/C y "baterías de estado sólido fabricadas con materiales activos de alta densidad energética y electrolito sólido no inflamable". El resultado debería ser una densidad energética de 170-270 Wh/kg a nivel de célula. Si dichas células se integran en laminados sólidos compuestos de fibra de carbono, debería ser posible almacenar más de 500 Wh por kilogramo. Según el AIT, esto corresponde a "más que duplicar la energía específica de los módulos actuales con baterías monofuncionales".
Esto no se detendrá en la investigación teórica. Como parte de MATISSE, se va a desarrollar un demostrador que se instalará en la punta del ala de un Pipistrel Velis Electro - puede leer un informe de vuelo de este avión aquí. Nota del editor: La imagen del artículo no muestra un Pipistrel Velis Electro, sino el Pipistrel PVRK-1 Miniliner Concept con dichos módulos en las puntas de las alas.
El módulo constará de 40 celdas de batería con 72 voltios de corriente continua. Al final del proyecto, en 2025, se llevarán a cabo pruebas exhaustivas. Los resultados del proyecto también incluirán aspectos relativos a la certificación de vuelo, la sostenibilidad durante todo el ciclo de vida y la ampliación virtual, con el fin de allanar el camino para la industrialización de este tipo de baterías.
Además de AIT como coordinador y Pipistrel como fabricante del avión eléctrico, también participan CIRA (Centro Italiano de Investigación Aeroespacial), Sensichips, Lead Tech, Israel Aerospache Industries y KIT de Alemania.
"El camino hacia una aviación climáticamente neutra no ha hecho más que empezar", declaró Helmut Kühnelt, investigador del AIT y coordinador de MATISSE. "Al igual que con el anterior proyecto SOLIFLY, MATISSE proporcionará apoyo a la industria aeronáutica europea en el espíritu del Green Deal con tecnologías de baterías pioneras para lanzar aviones híbridos-eléctricos de corta y media distancia y contribuir así de forma significativa a la consecución de los objetivos climáticos de París."
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