siemens

Vanha maasturirahtikone muuttuu tulevaisuuden sähkölentokoneeksi

Ti, 11/28/2017 - 23:24 Jari Mäkinen
eFan-X -lentokone, missä on yksi sähkömoottori ja kolme perinteistä suihkumoottoria

Sähkömoottorilla varustetut pienkoneet ovat jo ilmassa, ja ellei lentoajan lyhyyttä oteta huomioon, ovat ne osoittautuneet oikein käteviksi. Seuraavaksi sähkö tulee suurempiin koneisiin: Airbus, Siemens ja Rolls-Royce tekevät sähköisen matkustajalentokoneen koeversion vuoteen 2020 mennessä.

E-Fan X -koekone perustuu brittitekoiseen BAe 146 -lentokoneeseen, joka sopii käyttöön erinomaisesti. Tässä alun perin Iso-Britannian armeijan pieneksi, Land-Roverin ja sen miehistön lennättämiseen tarkoitetuksi kuljetuskoneeksi suunnitellussa laitteessa on neljä pientä suihkumoottoria, joten niistä yksi on helppo korvata sähkömoottorin käyttämällä puhallinmoottorilla. 

Jos uusi moottori osoittautuu luotettavaksi ja toimivaksi, voidaan toinenkin suihkumoottori vaihtaa sähköiseen – ja edelleen kaksi perinteistä moottoria takaa matkan jatkumisen, mikäli jotain yllättävää tapahtuu.

Tarkkaan ottaen kyse on sähköisestä hybridilentokoneesta, sillä sähkömoottorin lisäksi koneessa on siis perinteisiä suihkumoottoreita.

Tämä on todennäköisesti myös arkisen sähkölentämisen ensimmäinen vaihe, koska esimerkiksi nousun aikaan tai erityisissä lentotilanteissa tarvittava työntövoima saadaan tehokkaammista kerosiinilla toimivista suihkumoottoreista. Vähemmän puhtia vaativa matkalento onnistunee pelkästään sähkövoimin.

Sähköistäminen ei ole helppoa

Lentokoneen muuttaminen sähköiseksi on paljon vaikeampaa kuin esimerkiksi auton, koska tarvittava teho on suurempi ja akkujen paino on ilmailussa maaliikennettä olennaisempi asia.

Liikenneilmailussa myös luotettavuus täytyy pystyä todentamaan erittäin hyvin, joten sähköisillä lentokonesysteemeillä on edessään paljon testilentotunteja ennen kuin ne hyväksytään matkustajalentojen käyttöön.

Toistaiseksi myös tarpeeksi tehokkaan ja kevyen sähkömoottorin tekeminen on ollut hankalaa.

Koekoneessa käytetään Siemensin kehittämää kahden megawatin moottoria sekä yhtiön tekemää moottorihallinta- sekä voimansyöttöelektroniikkaa. Airbus ja Siemens ovat kehittäneet ilmailun sähkösysteemejä vuodesta 2016 alkaen yhteisessä E-Aircraft Systems House -hankkeessaan.

Sähkömoottori asennetaan siis ensi vaiheessa perinteiseen tapaan toimivan suihkumoottorin sisään siten, että moottorin ytimenä oleva kaasuturbiini korvataan sähkömoottorilla. 

Nykyisinhän suihkumoottorien olennaisin osa on moottorin edessä oleva suuri turbiini, puhallin, jota käytetään kaasuturbiinilla. Vain pieni osa työntövoimasta tulee moottorista taaksepäin syöksyvästä pakokaasusta, loput saa aikaan ilmaa erikoisen potkurin tapaan puhaltava turbiini, siis puhallin.

Sähkösuihkumoottoria ei ulkoisesti nopeasti katsottuna voi juurikaan erottaa perinteisestä, sillä vain voimanlähde moottorin sisällä vaihtuu.

Sähkömoottorin lisäksi uudenlainen moottori vaatii sovelletun puhaltimen ja sitä käyttävän voimansiirron. Tässä mukaan tulee suihkumoottorivalmistaja Rolls-Royce.

Airbusin tehtävänä yhteistyössä on laittaa lentokoneen systeemit kasaan ja kehittää menetelmät, miten moottoreita käytetään lennon aikana. Airbus myös tekee akut.

Koekoneen toivotaan lentävän vuonna 2020 ja sen avulla tullaan testaamaan tekniikkaa varsin perusteellisesti. 

Euroopan komission Flightpath 2050 -vision tavoitteena on vähentää tuohon vuoteen mennessä ilmailun tuottamia hiilidioksidipäästöjä 75 %, typen oksidien päästöjä 90 % ja melua 65 %. Ilman uutta tekniikkaa tämä ei ole mahdollista.

Pitkät lentomatkat, tarvittavat suuret työntövoimat ja lentokoneiden massan pitäminen mahdollisimman pienenä tekevät kerosiinista vielä pitkään merkittävimmän ilmailun polttoaineen, mutta etenkin lyhyillä lentomatkoilla sähköiset hybridiratkaisut ja sen jälkeen täyssähköiset moottorit voisivat olla käytännöllisiä.

Sähkölento Kanaalin yli – Airbus jäi kakkoseksi

Pe, 07/10/2015 - 12:11 Jari Mäkinen

Lento yli Englannin kanaalin on nyt tehty myös sähkölentokoneella. Airbusin E-Fan taittoi tänään Didier Esteynen ohjaamana 37 kilometriä pitkän matkan Lyddistä Englannin puolelta kaakkoon Calais'n lentokentälle noin 37 minuutissa.

Airbus olikin tehnyt lennosta korkeaprofiilisen PR-tempauksen, sillä hyvässä säässä leppoisasti lennellen koneella ei ollut minkäänlaisia vaikeuksia hypätä Kanaalin yli ja sen akuissa oli runsaasti sähköä jäljellä lennon jälkeen.

CriCriLento ei kuitenkaan ollut ensimmäinen sähkölento yli Kanaalin, sillä ranskalainen pilotti Hugues Duval ennätti lentämään matkan jo eilen illalla pienellä sahkököyttöisellä MC15E Cri-Cri -koneella. Lennosta kertoo mm. The Telegraph ja myös Ranskan Aéro-Club on vahvistanut lennon tiedotteellaan. Lento kesti vain 17 minuuttia, ja myös E-Fan olisi taittanut matkan niin haluttaessa noin vartissa.

Se, että Airbus ei lopulta ollutkaan ensimmäinen, on siinä mielessä erinomainen asia, että slovenialainen lentokoneenvalmistaja Pipistrel oli aikeissa tehdä Kanaalilennon jo aiemmin tällä viikolla, mutta Airbusin kanssa E-Fan -hankkeessa mukana moottorivalmistajana oleva Siemens esti kuitenkin lennon erittäin epäurheilijamaisella tavalla kieltämällä moottorinsa käytön Pipistreliltä. Kerroimme tästä edellisessä jutussamme tästä aiheesta.

Duvalia Siemensin kielto ei koskenut, koska hänen koneensa moottorit on valmistanut Electravia -yhtiö.

Kanaalilento onkin kiinnostava lähinnä historiallisessa mielessä, sillä koneella on lennetty yhtä pitkiä lentoja jo aiemmin - mutta kiinteän maan päällä. Ensimmäisen kerran yli Kanaalin lennettiin 25. heinäkuuta 1909, kun Louis Blériot ylitti sen Blériot XI -koneellaan. Silloin lento oli oikeasti vaarallinen ja rohkea, ja viitoitti tietä ilmailun tulevaisuuteen. 

Sähköllä toimivat lentokoneet ovat tulossa, ja muutamat valmistajat ovat tekemässä ja jo markkinoimassa sähkökoneitaan. Airbusin tytäryhtiö Voltair on aloittamassa E-Fanin pohjalta tehdyn kaksipaikkaisen koneen sarjatuotannon vuonna 2017 ja sitä seuraa suurempi nelipaikkainen versio vuonna 2019.  

Ensimmäisenä toimituksiin ennättänee kuitenkin Pipistrel, mutta sen koneet ovat pienempiä ja kevyempiä kuin Airbusin suunnittelemat.

Alla on video Cri-Cri -koneesta:

Kanaalin ylilento sähköllä lähestyy – konevalmistajat sotajalalla

Ke, 07/08/2015 - 16:23 Jari Mäkinen
Bleriot'n vanha kone ja uusi E-fan kuvakoosteessa

Airbus-konsortion kehittämä sähkölentokone E-Fan on tehnyt jo yli sata lentoa ja valmistautuu parhaillaan historiallisesti jännittävään näytökseen: lentämään Englannin kanaalin ylitse. 

Lento tapahtuu (säiden suosiessa) 10. heinäkuuta, jolloin E-Fan nousee Britannian puolelta Lyddistä noin kello 11.15 Suomen aikaa lentoon ja saapuu noin 45 minuutin lennon jälkeen Ranskaan Calais'n lentoasemalle. Matkaa kertyy noin 37 kilometriä.

Kanaalin ylilento on luonnollisesti historiallisesti merkittävä tapaus, sillä sen jälkeen kun Louis Blériot ylitti Kanaalin lentäen ensimmäisenä 25. heinäkuuta 1909 Blériot XI -koneellaan, ovat kaikki erilaiset lentolaitteet esitelleet kykyjään juuri lentämällä Kanaalin yli. Ja nyt on vuorossa sähkölentokone.

Samaan aikaan kun Solar Impulse 2 -sähkölentokone on lentänyt Tyynen valtameren ylitse, voi helposti ajatella, että Kanaalin ylitys ei olisi mikään ongelma sähkövoimalla. Se ei olisikaan Solar Impulse -erikoiskoneelle, joka on tehty juuri pitkänmatkanlentoon ja joka voi ladata akkujaan lennon aikana, mutta periaatteessa "normaaliksi" lentokoneeksi suunnitellulle E-Fanille se on suuri askel. Koneen toiminta-aika on normaalilennossa vain vähän päälle lennon pituus, eikä se voi ladata akkujaan matkalla. 

Koska koneesta on jo paljon kokemuksia ja koska sääolot matkalla tunnetaan hyvin, ei lennolla tule todennäköisesti olemaan yllätyksiä. Lisäksi koneen huippunopeus mahdollistaisi Kanaalin ylilennon lähes varttitunnissa, joten ongelmatapauksessa E-fan voisi hurauttaa perille varsin nopeasti ja turvallisesti. 

Kanaalissa ei ole kutenkaan varalaskupaikkoja, joten ongelmatapauksissa pitää lentäjän joko pystyä liitämään perille tai osata kääntyä ajoissa takaisin. 

Lentoa voi seurata perjantaina suorana netissä osoitteessa wemakeitfly.airbusgroup.com.

Piirroksesta huomaa hyvin, kuinka Blériot XI ja E-Fan ovat varsin samankokoisia koneita, mutta vuosisadassa tekniikka on mennyt hieman eteenpäin. Blériot'n kolmisylinterisessä Anzani-moottorissa oli 25 hevosvoimaa (16 kW), kun E-Fanin kahdesta sähkömoottorista saa 60 kW:n tehon.

Uusi kone on rakenteeltaan hiilikuitua, kun Blériot oli puuta ja kangasta. Blériot XI:n massa oli 230 kg tyhjänä, E-fanin 500 kg. Myös nopeudessa on pieni ero: 75 km/h vastaan 220 km/h. Kanaalia ylitettäessä E-Fan ei lennä kuitenkaan noin nopeasti, vaan tyytyy noin sataan kilometriin tunnissa. 

Kilpailija Pipistrelin yritys sabotoitu

Ikävän lisämausteen Airbusin kanaalilentoon tuo se, että slovenialaisen Pipistrel -lentokoneenvalmistaja oli valmistellut samanlaista lentoa omalla sähkökäyttöisellä Alpha Electro -koneellaan, mutta se jouduttiin perumaan varsin omalaatuisella tavalla.

Slovenialaiskoneessa on – tai oli – saksalaisen Siemensin valmistama sähkömoottori, jonka kanssa kone on tehnyt runsaasti koelentoja ja jonka sarjatuotantoa jo suunniteltiin. Kone on suora kilpailija E-Fanin pohjalta kehitettävälle E-Fan 2.0 -koneelle, jonka tuotanto suunnitellaan aloitettavan vuonna 2017. Pipistrel puolestaan voisi toimittaa koneita hyvinkin pian ja niitä voi tilata jo nyt, kuten yhtiö kertoo tuoreessa tiedotteessaan.

Tiedotteessa kerrotaan myös, että Pipistrel on valmistautunut lentoon Kanaalin yli lokakuusta alkaen ja että lennon oli tarkoitus tapahtua eilen. Siitä ei kuitenkaan tullut mitään, koska Siemens kielsi yllättäen moottorin käytön veden yllä tapahtuvilla lennoilla ja uhkasi yhtiötä lakitoimilla, mikäli lentoa yritettäisiin tällä moottorilla, jota ei ole "testattu eikä hyväksytty lentoon veden päällä".

Kuten Pipistrel toteaa, ei tällaista kieltoa ole esitetty aiemmin, eikä Siemensin ohjeissa ole mainittu erikseen lennoista veden päällä mitään. Veden päällä lentäminen ei siis ollut aikaisemmin mikään ongelma. Onkin todennäköistä, että näin – Airbusin kanssa yhteistyössä oleva – Siemens on halunnut vain estää Pipistrelin lennon, jotta kaikki huomio keskittyisi Airbusin E-Fanin lentoon.

Siemens vaati koekäytössä ollutta moottoria takaisin voidakseen "varmistaa, ettei sitä käytetä turvamääräysten vastaisesti", joten Pipistrel joutui peruuttamaan paitsi näytöslennon, niin myös keskeyttämään koelennot. 

Pipistrel Alpha Electro perustuu yhtiön suosittuun Alpha-koulukoneeseen, ja sen hinta on vain kolmasosa siitä, mitä Airbus suunnittelee E-Fanin tuotantokoneelle. Kummatkin koneet ovat kaksipaikkaisia.

Slovenialaisyhtiö esitteli itse asiassa sähkökoneensa ensimmäisenä, se on tehnyt myös nelipaikkaisen sähkökoneen ja on tuonut ne ensimmäisenä markkinoille. Sen tarkoituksena oli toimittaa koneita Siemensin moottoreilla varustettuina, mutta tämän episodin jälkeen on todennäköistä, että yhtiö joutuu etsimään uuden moottorivalmistajan. 

Siemens on lentokonesähkömoottorien kehityksessä pitkällä, ja se testaa parhaillaan tekniikkaa Airbusin kanssa mm. Diamond DA40 -koekoneella. Diamond on ilmoittanut tuovansa myös sähkökoneet markkinoille ja se kehittää mm. DA36 E-Star -hybridikonetta.

Juttuun on tehty korjaus 8.7.: Pipistrel mainittiin alkuperäisessä jutussa tsekkiläiseksi, vaikka se on slovenialainen.

Sähköllä ilmaan!

Pe, 04/17/2015 - 11:57 Jari Mäkinen

Mikä eniten harmittaa moottorilla toimivissa pienkoneissa? Moottori. Polttomoottori on kallis käyttää ja tuottaa pakokaasujen lisäksi enemmän tai vähemmän meteliä. Paitsi että sen polttoaineeseen menee paljon rahaa, niin sitä ja sen monia liikkuvia osia pitää huoltaa, ja sekin maksaa maltaita. Ja vaikka moottorit olisivat uusia ja hiljaisia, eivät ne ole silti mitään kuiskaajia taivaalla.

Yksi pätevä ratkaisu niin ääni- kuin kustannusongelmaan on sähkömoottori. Valitettavasti vain tarpeeksi tehokkaita moottoreita ei ole juuri ollut, ja lisäksi akkutekniikka ei ole vielä sillä tasolla, että koneella voisi lennellä yhtä kätevästi kuin perinteisellä moottorilla varustetulla koneella. Siksi sähkölentokoneita ei ole vielä saatavilla (paitsi lennokkeina).

Haave sähkölentämisestä kuitenkin elää, ja niinpä useat moottorien ja lentokoneiden valmistajat ovat testailleet viime aikoina sähkömoottoreita, mutta kehitys on ollut takkuista. Nyt kuitenkin Siemens antaa näille kokeille hyvän puhalluksen myötätuulta esittelemällä uudenlaisen, tehokkaan lentokoneisiin sopivan sähkömoottorin.

Moottori painaa vain 50 kiloa ja tuottaa 260 kW:n jatkuvaa tehoa. Kyseessä on moottorien ennätys teho-paino -suhteessa ja verrattuna aikaisempiin sähkömoottoreihin saadaan tästä tehoa irti viisinkertaisesti. Erityisesti lentokonekäyttöä varten suunniteltu moottori sopii siten ensimmäistä kertaa voimanlähteeksi ultakevyiden lisäksi normaalikokoisiinkin pienkoneisiin, joiden lentoonlähtömassat ovat jopa kaksi tonnia.

Vastaavantehoisen polttomoottorin massa on tyypillisesti lähes 200 kg, joten parannus on huomattava. Yksi tekijä massan säästämisessä on se, että sähkömoottori pyörii 2500 kierrosta minuutissa ja sen vääntö on erinomainen. Siksi moottori voi pyörittää potkuria suoraan ilman välissä olevaa, painavaa alennusvaihdetta. Tosin “säästyvä” massa menee pitkälti akkujen mukaan lastaamiseen. 

Yksinkertaiseen, kevyeen sähkömoottoriin suoraan kiinnitetty potkuri on myös perinteistä olennaisesti luotettavampi ja paljon vähemmän huoltoa vaativa ratkaisu. 

“Tämän uuden moottorin avulla voidaan nyt ensimmäistä kertaa tehdä sähkölentokoneita, joihin mahtuu neljä tai useampi henkilö mukaan”, sanoo Frank Anton, Siemensin teknologiakehitysyksikön eAircraft-ohjelman johtaja.

“Tavoitteenamme on tuottaa lähitulevaisuudessa sähköhybridimoottoreita, jotka soveltuisivat myös pieniin, 50-100 -paikkaisiin matkustajalentokoneisiin”.

Nyt esitellyn moottorin testit lentokoneissa alkavat vielä tänä vuonna ja Siemensin tutkijat kehittävät jo moottorista suurempitehoisia versioita.

Jo aiemmin kaksi vuotta sitten Siemens, Airbus ja Diamond Aircraft käyttivät DA36 E-Star 2 -moottoripurjehtijaan asennettua 60-kilowattista sähkömoottoria, mutta tuo voimanlähde oli huomattavasti nyt esiteltyä painavampi.

Pikalataava sähkö-Volvo

Ti, 05/07/2013 - 14:19 Toimitus
Volvo C30 Electric

Takaisin elämään pinnistelevä Volvo on esitellyt kiinnostavan sähköauton. C30 Electric -autossa on uusi moottori ja se pystyy lataamaan akkunsa vain 1,5 tunnissa.

Akkujen pitkä latausaika on yleinen sähköautojen ongelman. Volvo C30 Electricissä on asennettuna latausohjaaja, jonka avulla auton akut voidaan varata kolmivaihevirralla hyvin nopeasti. Normaalisti akkujen lataus kestää noin kahdeksan tuntia. Uuden latausmenetelmän avulla auton akut voidaan myös pikaladata, jolloin 10 minuutissa akkuihin sen verran virtaa, että autolla voi ajaa noin 20 kilometriä. Tätä pikalatausta voidaan tehdä myös varsin usein ilman, että akkujen toiminta häiriytyy.

Auto voidaan siis ladata kätevästi esimerkiksi kaupassa käynnin aikana ja se sopii erinomaisesti myös vuokrauskäyttöön. Volvo tuokin ensi kesäksi sata Volvo C30 Electric -autoa kokeiltavaksi eurooppalaisille autovuokraamoille.

Myös auton sähkömoottori on uudenlainen. Siemensin valmistama moottori on teholtaan 89 kW (120 hv) ja siinä on vääntöä 250 Nm. Auto kiihtyy sadan kilometrin tuntinopeuteen 10,7 sekunnissa ja sen huippunopeus on 125 km/h. Autolla voi ajaa 120-150 km yhdellä täydellä latauksella.

Sähköautoilu kehittyy suurin harppauksin ja tässä on jälleen yksi hyvä vaihtoehto perinteiselle polttomoottoriautolle – etenkin kun Volvo lupaa sähköauton toimivan normaalisti myös pohjoisen kylmässä.

Juttu perustuu Volvon tiedotteeseen