Wright Electric strebt 1000-Wh/kg-Batterien für Elektroflugzeuge an

Es ist fast zwei Jahre her, seit wir über Wright Electric und seinen Plan geschrieben haben, bis 2027 ein Elektroflugzeug zu bauen, das 100 zahlende Passagiere auf Kurzflügen von einer Stunde befördern kann. Denken Sie, dass eine Stunde zu kurz ist? Schauen Sie sich die Karte unten an, um alle Orte zu sehen, zu denen Sie von London aus in einer Stunde oder weniger fliegen können.

Das Unternehmen arbeitet mit Partnern wie easyJet, NASA, Y Combinator, dem ARPA-E-Programm des Energieministeriums und dem Verteidigungsministerium zusammen. Im Jahr 2021 lag der Schwerpunkt des Unternehmens auf der Entwicklung von 1-MW-Elektromotoren, die die enorme Leistung bereitstellen könnten, die erforderlich ist, um ein vollbeladenes Flugzeug vom Boden in die Luft zu bringen.

Als Entwicklungsträger nutzt das Unternehmen ein Regionalflugzeug BAe 146, ein ursprünglich 1983 hergestelltes viermotoriges Flugzeug. Geplant ist, im Jahr 2023 ein Strahltriebwerk durch seinen proprietären Hochleistungs-Elektromotor zu ersetzen, im Jahr 2024 ein zweites Strahltriebwerk durch einen Elektromotor zu ersetzen und dann im Jahr 2025 alle vier Strahltriebwerke durch Elektromotoren zu ersetzen. Sobald der gesamte Test- und Zertifizierungsprozess abgeschlossen ist Nach Fertigstellung geht das Unternehmen davon aus, das Flugzeug im Jahr 2026 in Dienst zu stellen.

„Kunden fordern sauberere Optionen und wir möchten zeigen, dass es eine Alternative gibt“, sagt Jeffrey Engler, CEO von Wright Electric. „Ein nachgerüstetes Flugzeug wird immer Nachteile haben, aber gleichzeitig ist es ein zertifiziertes Flugzeug.“ Der Zertifizierungsprozess für ein völlig neues Flugzeug kann Jahre dauern. Wright arbeitet an einem völlig neuen Flugzeug, das 186 Passagiere befördern und eine Reichweite von 800 Meilen (1288 km) haben wird.

Wright Electric strebt Batterien mit 1000 Wh/kg an

Als diese Geschichte geschrieben wurde, erwog Wright Electric, Brennstoffzellen zur Stromversorgung seiner Motoren einzusetzen. In einem Pressemitteilung Diese Woche hieß es, der Schwerpunkt habe sich auf die Herstellung leichterer, leistungsstärkerer Batterien mit einer Packungsenergiedichte von 1000 Wh/kg verlagert.

Engler sagte: „Diesen Monat beginnen wir unsere zweite Phase der Validierungsexperimente mit den Ansätzen, die am vielversprechendsten waren. Als ich Wright gründete, hatten die besten Fahrzeugbatterien eine Energiedichte unter 250 Wh/kg. Jetzt bewerben mehrere große Hersteller Zellen mit der doppelten Kapazität, und wir haben Einblick in neue Batteriechemien, die uns zu unserem Ziel von 1.000 Wh/kg bringen könnten.“

Wrights proprietäre Batterien hätten eine viermal höhere Energiedichte als die Lithium-Ionen-Batterien, die heutige Elektrofahrzeuge antreiben. Solche Batterien würden die Elektrifizierung schwer zu dekarbonisierender Transport- und Bergbausektoren ermöglichen und Elektroflugzeuge ermöglichen, die 100 Passagiere befördern können. Angesichts der Tatsache, dass der Großteil der CO2-Emissionen in der Luftfahrtindustrie von Flugzeugen mit 100 oder mehr Passagieren stammt, würden diese Batterien einen Paradigmenwechsel bei der Reduzierung oder Beseitigung der CO2-Emissionen von Flugreisen ermöglichen.

Wright Electric hat leistungsdichte Elektromotoren, Wechselrichter und Generatoren für Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsanwendungen gebaut. Wright hat beispielsweise kürzlich seinen branchenführenden Elektromotor mit einer Leistung von 1 Megawatt getestet und plant Höhentests im NASA Electric Aircraft Testbed. Außerdem wurde ein Prototyp eines Motors mit einer Leistung von 2 MW hergestellt.

Mit freundlicher Genehmigung von Wright Electric

Unkonventionelle Batterietechnologien

Aufbauend auf dieser Arbeit wendet Wright nun sein Fachwissen im Bereich leichter mechanischer und elektrischer Systeme auf die Batterieentwicklung an. Seit 2021 führt Wright Experimente mit Batterietechnologien durch, die von herkömmlichen Batterieherstellern übersehen wurden. Einige Batterietypen sind für Unterhaltungselektronik oder Netzspeicher ungeeignet, könnten jedoch ideal für Anwendungen sein, die extrem geringes Gewicht, Sicherheit und Kompaktheit erfordern.

„Wir haben Erfahrung im Bau leichter thermisch gesteuerter Elektroantriebssysteme gesammelt und sehen eine Möglichkeit, dieses Wissen auf die Konstruktion großer geschmolzener Batteriepakete anzuwenden“, sagt Colin Tschida, der die Antriebsstrangentwicklung bei Wright Electric leitet.

„Um einen Durchbruch in der Energiespeicherung zu erzielen, haben wir vier Doktoranden der Chemie engagiert, die als Scouts für vielversprechende Batteriechemien fungieren“, sagte Tschida. „Diesen Monat beginnen wir unsere zweite Phase der Validierungsexperimente mit den Ansätzen, die sich am vielversprechendsten erwiesen haben.“

Wright arbeitet mit mehreren akademischen Zentren und Industriepartnern zusammen, um diese Batterien herzustellen. Die ersten Pakete werden 2025 für Labortests freigegeben, wobei die erste Einführung für Early Adopters in der Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsbranche für 2027 geplant ist.

Geschmolzene Batterietechnologie

Im Interview mit Flug globalEngler weist darauf hin, dass einige hochmoderne Batterieentwickler wie CATL und Amprius bereits die 500-Wh/kg-Schwelle erreicht haben. Die Luftfahrtindustrie benötigt Batterien mit dieser hohen Energiedichte, um eine umfassende Dekarbonisierung zu erreichen und vollelektrische Flugzeuge anzutreiben, die Passagiere auf Flügen von etwa 600 Meilen befördern können.

„Wir schauen uns verschiedene Batterien an, die bei hohen Temperaturen arbeiten [and] in verschiedenen Formfaktoren, die es Ihnen ermöglichen, einen höheren Anteil an aktiven Materialien in der Zelle zu erreichen“, sagte Engler. Herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien funktionieren am besten bei Raumtemperatur und werden durch Aufrollen eines langen, flachen Lithiumstreifens hergestellt, der von Kunststoff und anderem Trägermaterial umgeben ist. „Wie eine ‚Jelly Roll‘“, fügte er hinzu. Das Lithium, das den Strom erzeugt, macht nur etwa 3 % des Gewichts einer Batterie für ein Elektroauto aus.

Er erklärte, dass Batterien bei höheren Temperaturen deutlich mehr Leistung liefern können. „Geschmolzene Batterien können einen höheren Anteil an Lithium oder was auch immer die aktiven Materialien sind, enthalten. Atome sind beweglicher, wenn sie sich in flüssigem Zustand befinden. Das Erhitzen der Batterie auf Schmelztemperatur stellt technische Herausforderungen dar, ermöglicht uns aber auch eine hohe Leistungs- und Energiedichte.“

Solche Batterien hätten völlig andere interne Strukturen. „Eine typische Batterie hat feste Anoden und feste Kathoden, die in Form einer Biskuitrolle gestapelt sind. Unseres hat [a] geschmolzene Anode und geschmolzene Kathode in zwei Badewannenformen nebeneinander. Dadurch lässt sich der Anteil des aktiven Materials erhöhen und somit das Gesamtgewicht reduzieren“, sagte er.

Dekarbonisierung mehr als nur Flugreisen

Hochtemperaturbatterien werden wahrscheinlich zunächst zur Dekarbonisierung des Bergbaus eingesetzt, könnten aber irgendwann auch in Flugzeuge eingebaut werden. Engler fügte hinzu: „Sie werden sehr gut sein [for] diese schwer zu dekarbonisierenden Industrien.“ Er sagte auch, dass das Unternehmen durch die Entwicklung von Hochleistungs-Elektromotoren für Flugzeuge Fachwissen über Kühltechnologien erworben habe, die auf Batterien anwendbar seien.

Wright Electric verfolgt derzeit drei Hochtemperatur-Batterietechnologien und plant, im Jahr 2025 mit der Erprobung von Prototypen zu beginnen. Die Auslieferung an kommerzielle Kunden beginnt im Jahr 2027. Das Unternehmen hat nicht öffentlich gesagt, wie die geschmolzenen Batterien im Flug erhitzt werden sollen, deutete jedoch an, dass die anfängliche Erhitzung dauern könnte vor dem Start auf den Boden legen.

Liegt das Fliegen in einem Elektroflugzeug also in unserer Zukunft? Absolut. Wird es vor Ende dieses Jahrzehnts passieren? Die Antwort auf diese Frage finden Sie bei unserer jährlichen Silvesterfeier am 31. Dezember 2029.