Wright Electric punta a batterie da 1.000 Wh/kg per gli aerei elettrici

Sono passati quasi due anni da quando abbiamo scritto di Wright Electric e del suo piano di realizzare un aereo elettrico in grado di trasportare 100 passeggeri paganti su voli brevi di un’ora entro il 2027. Pensi che un’ora sia troppo breve? Controlla la mappa qui sotto per vedere tutti i luoghi dove puoi volare in un’ora o meno da Londra.

L’azienda sta lavorando con partner come easyJet, NASA, Y Combinator, il programma ARPA-E del Dipartimento dell’Energia e il Dipartimento della Difesa. Nel 2021, l’attenzione dell’azienda era rivolta allo sviluppo di motori elettrici da 1 MW in grado di fornire l’enorme potenza necessaria per far decollare e prendere in volo un aereo a pieno carico.

Credito: Wright elettrico

L’azienda utilizza come strumento di sviluppo un aereo regionale BAe 146, un quadrimotore originariamente prodotto nel 1983. Il piano è quello di sostituire un motore a reazione con il suo motore elettrico proprietario ad alto rendimento nel 2023, sostituire un secondo motore a reazione con un motore elettrico nel 2024, quindi sostituire tutti e quattro i motori a reazione con motori elettrici nel 2025. Una volta completato il processo di test e certificazione è completo, la compagnia prevede di mettere l’aereo in servizio delle entrate nel 2026.

“I clienti richiedono opzioni più pulite e noi vogliamo dimostrare che esiste un’alternativa”, afferma Jeffrey Engler, CEO di Wright Electric. “Un aereo retrofit soffrirà sempre di svantaggi ma allo stesso tempo è un aereo certificato.” Il processo di certificazione per un aereo completamente nuovo può richiedere anni per essere ottenuto. Wright sta lavorando al proprio nuovo aereo pulito, che trasporterà 186 passeggeri e avrà un’autonomia di 800 miglia (1288 km).

Wright Electric punta a batterie da 1.000 Wh/kg

Quando quella storia fu scritta, Wright Electric stava valutando l’idea di utilizzare celle a combustibile per fornire elettricità ai suoi motori. In un comunicato stampa di questa settimana, ha affermato che il suo obiettivo si è spostato sulla produzione di batterie più leggere e potenti con una densità di energia del pacco di 1000 Wh/kg.

Engler ha dichiarato: “Questo mese inizieremo la nostra seconda fase di esperimenti di validazione con gli approcci che si sono rivelati più promettenti. Quando ho fondato Wright, le migliori batterie per veicoli avevano una densità di energia inferiore a 250 Wh/kg. Ora diversi grandi produttori stanno pubblicizzando celle con una capacità doppia, e abbiamo visibilità sui nuovi prodotti chimici delle batterie che potrebbero portarci al nostro obiettivo di 1.000 Wh/kg”.

Le batterie brevettate da Wright avrebbero una densità energetica quattro volte maggiore rispetto alle batterie agli ioni di litio che alimentano i veicoli elettrici di oggi. Tali batterie consentirebbero l’elettrificazione dei settori minerario e dei trasporti, difficili da decarbonizzare, e renderebbero possibili aerei elettrici in grado di trasportare 100 passeggeri. Dato che la stragrande maggioranza delle emissioni di carbonio nel settore aereo proviene da aeromobili con 100 o più passeggeri, queste batterie consentirebbero un cambio di paradigma su come ridurre o eliminare le emissioni di carbonio derivanti dai viaggi aerei.

Wright Electric ha costruito motori elettrici, inverter e generatori ad alta densità di potenza per applicazioni aerospaziali e di difesa. Ad esempio, Wright ha recentemente testato il suo motore elettrico leader del settore con 1 megawatt di potenza e sta pianificando test in altitudine presso l’Electric Aircraft Testbed della NASA. Ha inoltre realizzato un prototipo di motore da 2 MW di potenza.

Per gentile concessione di Wright Electric

Tecnologie delle batterie non convenzionali

Basandosi su questo lavoro, Wright sta ora applicando la sua esperienza nei sistemi meccanici ed elettrici leggeri allo sviluppo delle batterie. Dal 2021, Wright conduce esperimenti con tecnologie di batterie che sono state trascurate dai produttori di batterie convenzionali. Alcuni tipi di batterie non sono adatti per l’elettronica di consumo o per lo stoccaggio in rete, tuttavia potrebbero essere ideali per applicazioni che richiedono estrema leggerezza, sicurezza e compattezza.

“Abbiamo sviluppato esperienza nella costruzione di sistemi di propulsione elettrica leggeri gestiti termicamente e vediamo un modo per applicare tale conoscenza alla progettazione di grandi pacchi batteria fusi”, afferma Colin Tschida, responsabile dello sviluppo dei gruppi propulsori presso Wright Electric.

“Per favorire una svolta nello stoccaggio dell’energia, abbiamo ingaggiato quattro dottorandi in chimica affinché fungessero da scout per promettenti prodotti chimici per le batterie”, ha affermato Tschida. “Questo mese stiamo iniziando la nostra seconda fase di esperimenti di validazione con gli approcci che si sono rivelati più promettenti”.

Wright sta lavorando con numerosi centri accademici e partner industriali per realizzare queste batterie. I pacchetti iniziali saranno rilasciati per i test di laboratorio nel 2025, mentre la prima implementazione per i primi utilizzatori del settore aerospaziale e della difesa è prevista per il 2027.

Tecnologia delle batterie fuse

In un’intervista con Flight Global, Engler osserva che alcuni sviluppatori di batterie all’avanguardia come CATL e Amprius hanno già raggiunto la soglia di 500 Wh/kg. L’industria aeronautica ha bisogno di batterie con una densità di energia così elevata per raggiungere una decarbonizzazione diffusa e per alimentare aerei completamente elettrici in grado di trasportare passeggeri su voli di circa 600 miglia.

“Stiamo esaminando diverse batterie che funzionano a temperature elevate [and] in diversi fattori di forma, che consentono di ottenere una frazione più elevata di materiali attivi nella cella”, ha affermato Engler. Le tradizionali batterie agli ioni di litio sono progettate per funzionare al meglio a temperatura ambiente e vengono prodotte arrotolando una lunga striscia piatta di litio circondata da plastica e altro materiale di supporto. “Come un” rotolo di gelatina “, ha aggiunto. Il litio che produce l’elettricità rappresenta solo circa il 3% del peso della batteria di un’auto elettrica.

Ha spiegato che le batterie possono fornire molta più potenza a temperature più elevate. “Le batterie fuse possono avere una frazione maggiore di litio, o qualunque sia il materiale attivo. Gli atomi sono più mobili quando sono allo stato liquido. Il riscaldamento della batteria fino a una temperatura di fusione crea sfide ingegneristiche ma ci consente anche di avere un’elevata densità di potenza e densità di energia”.

Tali batterie avrebbero strutture interne radicalmente diverse. “Una tipica batteria ha anodi solidi e catodo solido impilati a forma di rotolo di gelatina. Il nostro sì [a] anodo fuso e catodo fuso in due forme di vasca da bagno una accanto all’altra. Ciò consente di aumentare la frazione del materiale attivo e quindi di ridurre il peso complessivo”, ha affermato.

Decarbonizzare non solo i viaggi aerei

Le batterie ad alta temperatura verranno probabilmente utilizzate per prime per contribuire a decarbonizzare l’industria mineraria, ma alla fine potrebbero essere incorporate negli aerei. Engler ha aggiunto: “Saranno molto bravi [for] queste industrie difficili da decarbonizzare”. Ha inoltre affermato che lo sviluppo da parte dell’azienda di motori elettrici ad alta potenza per aerei le ha fornito competenze nelle tecnologie di raffreddamento applicabili alle batterie.

Wright Electric sta ora perseguendo tre tecnologie di batterie ad alta temperatura e prevede di iniziare a testare i prototipi nel 2025 con consegne ai clienti commerciali a partire dal 2027. La società non ha detto pubblicamente come le batterie fuse verrebbero riscaldate in volo, ma ha suggerito che il riscaldamento iniziale potrebbe richiedere posizionare a terra prima del decollo.

Quindi, volare su un aereo elettrico è nel nostro futuro? Assolutamente. Accadrà prima della fine di questo decennio? Per la risposta a questa domanda, vieni alla nostra festa annuale di Capodanno il 31 dicembre 2029.