I ricercatori dell'Ohio State University Center for Automotive Research hanno creato nuovi modelli di computer per prevedere la durata e le prestazioni delle batterie che potrebbero alimentare alcuni aerei passeggeri:un passo avanti per viaggi aerei più efficienti.

I modelli mostrano che l'aggiunta di batterie agli ioni di litio a un aereo regionale potrebbe ridurre il fabbisogno di carburante dell'aereo fino al 20 percento, hanno detto i ricercatori.

Il team ha presentato i risultati la scorsa settimana all'American Institute of Aeronautics and Astronautics Electric Aircraft Technologies Symposium a Indianapolis.

"Stiamo lavorando su come rendere i viaggi aerei meno ad alta intensità di carbonio, " disse Marcello Canova, un co-presentatore e professore associato di ingegneria meccanica e aerospaziale presso l'Ohio State. "Batterie agli ioni di litio, compresa la tecnologia oggi disponibile in commercio, sembra essere un'opzione promettente".

La ricerca è condotta nell'ambito del programma University Leadership Initiative della NASA, e si concentra sulla valutazione dei compromessi tra il risparmio di carburante e le dimensioni di un pacco batteria, peso e costi, includendo anche l'impatto sul carbonio dell'elettricità necessaria per ricaricare il pacco batteria. I modelli e gli strumenti sviluppati sono stati uno sforzo congiunto tra i ricercatori dell'Ohio State e del Georgia Institute of Technology, e potrebbe aiutare i progettisti di aeroplani e batterie di aeroplani a capire meglio come il design di un aeroplano influisce sulla sua capacità di essere alimentato da una batteria.

Nei progetti preliminari, i ricercatori si sono concentrati su pacchi batteria agli ioni di litio che potrebbero integrare la potenza prodotta dai motori di un jet regionale, uno che viaggia per 600 miglia o meno, trasportare da 50 a 100 passeggeri.

Il loro modello ha dimostrato nei test che una batteria ha la capacità di alimentare circa il 30 percento della potenza totale richiesta a un aeroplano per salire all'altitudine di crociera, e circa il 20 percento della potenza richiesta per la crociera.

Ciò potrebbe ridurre i livelli di anidride carbonica, un fattore primario del cambiamento climatico, che gli aeroplani contribuiscono all'atmosfera. I viaggi aerei contribuiscono per circa il 2% all'anidride carbonica che gli esseri umani immettono nell'atmosfera terrestre, secondo il gruppo di azione per il trasporto aereo. Questo gruppo di ricerca, guidato da Ohio State e altre quattro università, è stato finanziato dalla NASA per trovare nuovi, modi meno ad alta intensità di carbonio per alimentare i viaggi aerei.

"Il nostro team si sta concentrando sulla valutazione della fattibilità e dell'economia dell'introduzione delle batterie agli ioni di litio nei viaggi aerei, " Ha detto Canova. "E stiamo lavorando sui modi per renderlo sicuro e affidabile."

Il loro lavoro considera anche come rendere più efficienti le batterie per i viaggi aerei. Le batterie che alimentano le automobili sono diverse da quelle che aiutano ad alimentare gli aeroplani, Canova ha detto:le batterie degli aerei devono rispettare un peso più rigoroso, sicurezza, standard di durata e affidabilità.

Ma le batterie si deteriorano con l'uso, offrendo meno potenza nel tempo e diminuendo la portata di un aereo. Questo deterioramento significa anche che è disponibile meno potenza per aiutare un aeroplano ad accelerare e raggiungere la sua velocità massima. La temperatura influisce sulle batterie, anche.

Per gettare le basi per una batteria migliore, Canova ha detto, il team ha costruito un modello al computer di un pacco batteria elettrotermico e ha aggiunto un algoritmo che simulava gli effetti del tempo e dell'uso sulle batterie. Quindi hanno testato per vedere come si comportava quel modello dopo un uso ripetuto e a varie temperature.

Il team ha pianificato l'utilizzo della batteria per sei voli al giorno, e calcolato la potenza necessaria per il decollo, arrampicata, crociera, atterraggio e rullaggio sulla pista. Hanno assegnato un'ora tra i voli per caricare il pacco batteria, e supponeva che il pacco potesse essere utilizzato per due anni, 24 ore al giorno, sette giorni alla settimana.

Hanno scoperto che le prestazioni di un pacco batteria sono limitate dalla diminuzione della capacità, un termine usato per descrivere la perdita di energia in una batteria nel tempo. E trovarono quel tempo, non usare, è il principale fattore di deterioramento della batteria.

Cosa hanno sviluppato, Canova ha detto, è essenzialmente uno strumento che può essere utilizzato per prevedere l'effetto che fattori di stress come l'invecchiamento e l'uso potrebbero avere su una batteria agli ioni di litio che alimenta un aereo regionale, che è un fattore molto importante nella valutazione dei costi e dei benefici dell'introduzione di questa tecnologia nei viaggi aerei.