Laatste nieuws:

WENEN, 14 april 2013 22:31

Geen batterijen, geen kabels

Vliegtuigbouwer EADS en de Technische Universiteit Wenen hebben op een Airbus thermo-elektrische generatoren getest, die draadloze sensoren op de vliegtuigromp in de toekomst van energie moeten gaan voorzien. Dankzij het Seebeck-effect.

'
1/1
In de toekomst moeten sensornetwerken op de vliegtuigromp de fysieke gesteldheid van een vliegtuig bewaken. Bekabelde sensoroplossingen zijn weliswaar betrouwbaar, maar brengen wel weer extra gewicht met zich mee. Bovendien verhogen ze de ontwerpcomplexiteit van het vliegtuig. EADS Innovation Works en de Technische Universiteit Wenen hebben in nauwe samenwerking daarom de thermo-elektrische ‘Energy Harvesting Module' ontwikkeld, die gebruikmaakt van temperatuurverschillen in de romp om energie op te wekken. De module meet niet meer dan een paar centimeter in diameter, maar levert voldoende energie voor de draadloze sensor nodes. De resultaten van een eerste testvluchtcampagne met een Airbus zijn veelbelovend.

Kostenfactor onderhoud

Onderhoud is samen met de lonenkosten voor de vliegtuigbemanningen, de brandstofkosten en afschrijving, een van de grootste kostenposten die burgerluchtvaartbedrijven tegenkomen gedurende de levensduur van een vliegtuig. De kosten voor onderhoud kunnen oplopen tot 20%. De autonome draadloze sensor nodes kunnen de status van het vliegtuig bewaken en draadloos gegevens doorgeven aan het onderhoudssysteem van het vliegtuig.

"Een dergelijk systeem heeft uiteraard grote voordelen heeft, maar het grootste probleem ligt in de energievoorziening", zegt prof. dr. Ulrich Schmid van het Instituut voor Sensor- en Actuatorsystemen van de Technische Universiteit Wenen. "Conventionele batterijen zijn niet ontworpen voor de grote temperatuur verschillen waar een vliegtuig continu aan wordt blootgesteld tijdens het gebruik. Bovendien, niemand wil regelmatig alle sensorbatterijen in het hele vliegtuig vervangen. Met conventionele bekabeling, anderzijds, zou het gewicht het vliegtuig aanzienlijk verhogen."

Samen met EADS Innovation Works heeft prof. Schmid een benadering ontwikkeld om direct elektrische energie te halen voor de sensor nodes. Hierbij wordt gebruikgemaakt van de temperatuursveranderingen die tijdens gebruikt van het een vliegtuigen in de romp optreden.

Temperatuurverschillen

Wanneer twee verschillende, elektrisch geleidende materialen met elkaar zijn verbonden en de contactpunten hebben een verschillende temperatuur, dan wordt hierdoor een elektrische spanning opgewekt. Dit fenomeen staat bekend onder de naam Seebeck-effect. De buitenschil van een vliegtuig ondergaat een enorme temperatuurverandering tijdens het opstijgen en landen, die leidt tot temperatuurverschillen op de romp. "We kunnen optimaal gebruikmaken van deze temperatuurgradiënten maken door het aanbrengen van een kleine thermische massa aan een kant van de thermo-elektrische generator", legt Alexandros Elefsiniotis uit. Hij is een van prof. Schmid's promovendi.

"Een waterreservoir van ongeveer 10 cm3 bevriest tijdens het opstijgen. Het koelt trager af dan de romp, dus een thermo-elektrische generator die hier tussenin bevindt, wekt elektriciteit op uit het temperatuurverschil." Omgekeerd is tijdens de landing de romp warmer dan het waterreservoir en wordt opnieuw energie gegenereerd. Een op maat gemaakt laagvermogensysteem zorgt ervoor dat de uitgangsspanning die sterk kan variëren in de tijd, wordt omgezet in een constante en geschikte spanning, die de sensor node het efficiëntst kan voeden.

Succesvol

In de beginfase van het project is gebruikgemaakt van simulaties en experimenten in een klimaatkamer. Op basis van de beloftevolle resultaten, heeft EADS Innovation Works onlangs de  eerste testvluchten uitgevoerd met de Energy Harvesting Modules op een Airbus. Alexandros Elefsiniotis: "We zijn erin geslaagd om ongeveer 23 joules aan energie per vlucht te verkrijgen, wat voldoende is voor de voeding van een draadloze sensor node."

Afhankelijk van de buitentemperatuur, is het mogelijk dat alternatieve stoffen geschikter zijn dan water. Onderzoek naar passende strategieën voor extreme situaties, bijvoorbeeld op vliegroutes in heel koude regio's, wordt op dit moment uitgevoerd.

"Wij willen in de toekomst de best beschikbare technologie gebruiken voor de autonome sensoren, daarom is de nieuwe methode van groot belang voor ons", legt prof. Becker van EADS Innovation Works. "We zijn er van overtuigd dat energie-autonome sensoren binnenkort gaan vliegen in onze vliegtuigen.

 

Reacties

Er zijn nog geen reacties op dit artikel.

Hier kunt u een reactie plaatsen bij het bericht .
Uw e-mailadres zal niet op de website worden getoond.
Uw naam *
Uw E-mail *
Uw bericht *
  robot check
Vul de code van bovenstaand plaatje in.

Van onze partners meer (6)...

EUCHNER (Benelux) BV

Rotero Holland bv

Rollon Lineairtechniek BV

Bege Aandrijftechniek BV

Pilz Nederland

B&R Industriele Automatisering BV

Perfection in Automation  

Vacatures

ab op Twitter

TwitterlogoVolg ab nu ook op Twitter!

Onze accountnaam is: @aenb

Agenda meer (3)

7 maart 2017 - Veldhoven - NH Conference Centre Koningshof
RapidPro 2017
5 april 2017 - 's-Hertogenbosch - Brabanthallen
Automation 2017
9 mei 2017 - nnb
Safety Event 2017

Geen nieuws meer missen?

Meldt u dan direct aan voor de gratis ab nieuwsbrief.

 

Knop nieuwsbriefMet de gratis ab nieuwsbrief wordt u wekelijks op de hoogte gehouden over het aandrijven en besturen nieuws. U ontvangt wekelijks het laatste nieuws en elke maand een themanieuwsbrief.

 

Direct aanmelden