Des chercheurs du Ohio State University Center for Automotive Research ont créé de nouveaux modèles informatiques pour prédire la durée de vie et les performances des batteries qui pourraient alimenter certains avions de passagers - un pas en avant pour des produits plus propres, des voyages aériens plus efficaces.

Les modèles montrent que l'ajout de batteries lithium-ion à un avion régional pourrait réduire les besoins en carburant de cet avion jusqu'à 20 pour cent, les chercheurs ont dit.

L'équipe a présenté les résultats la semaine dernière au Symposium sur les technologies des aéronefs électriques de l'Institut américain d'aéronautique et d'astronautique à Indianapolis.

"Nous travaillons sur des moyens de rendre les voyages aériens moins carbonés, " a déclaré Marcello Canova, co-présentateur et professeur agrégé de génie mécanique et aérospatial à l'Ohio State. "Batteries lithium-ion, y compris la technologie qui est disponible dans le commerce aujourd'hui, semble être une option prometteuse."

La recherche est menée dans le cadre du programme University Leadership Initiative de la NASA, et se concentre sur l'évaluation des compromis entre les économies de carburant et la taille d'un bloc-batterie, poids et coûts, tout en intégrant l'impact carbone de l'électricité nécessaire pour recharger le pack batterie. Les modèles et outils développés sont le fruit d'un effort conjoint entre des chercheurs de l'Ohio State et du Georgia Institute of Technology, et pourrait aider les concepteurs d'avions et de batteries d'avions à mieux comprendre comment la conception d'un avion affecte sa capacité à être alimenté par une batterie.

Dans les conceptions préliminaires, les chercheurs se sont concentrés sur des packs de batteries lithium-ion qui pourraient compléter la puissance produite par les moteurs d'un jet régional, un voyageur de 600 milles ou moins, transportant de 50 à 100 passagers.

Leur modèle a montré lors de tests qu'une batterie a la capacité d'alimenter environ 30 pour cent de la puissance totale requise pour qu'un avion monte à l'altitude de croisière, et environ 20 pour cent de la puissance nécessaire pour naviguer.

Cela pourrait réduire les niveaux de dioxyde de carbone - un des principaux moteurs du changement climatique - que les avions contribuent à l'atmosphère. Les voyages aériens contribuent à environ 2% du dioxyde de carbone que les humains rejettent dans l'atmosphère terrestre, selon le Groupe d'action sur le transport aérien. Cette équipe de recherche, dirigé par l'Ohio State et quatre autres universités, a été financé par la NASA pour trouver de nouveaux, des moyens moins énergivores de propulser le transport aérien.

"Notre équipe se concentre sur l'évaluation de la faisabilité et de l'économie de l'introduction des batteries lithium-ion dans le transport aérien, " a déclaré Canova. " Et nous travaillons sur les moyens de rendre cela sûr et fiable. "

Leurs travaux examinent également comment rendre les batteries pour le transport aérien plus efficaces. Les batteries qui alimentent les automobiles diffèrent de celles qui alimentent les avions, Canova a déclaré:Les batteries d'avion doivent respecter un poids plus strict, sécurité, normes de durabilité et de fiabilité.

Mais les batteries se détériorent à l'usage, offrant moins de puissance au fil du temps et diminuant la portée qu'un avion peut parcourir. Cette détérioration signifie également que moins de puissance est disponible pour aider un avion à accélérer et à atteindre sa vitesse maximale. La température affecte les batteries, également.

Pour jeter les bases d'une meilleure batterie, Canova a dit, l'équipe a construit un modèle informatique d'un bloc-batterie électrothermique et a ajouté un algorithme qui simule les effets du temps et de l'utilisation sur les batteries. Ensuite, ils ont testé pour voir comment ce modèle fonctionnait après une utilisation répétée et sous différentes températures.

L'équipe a prévu que la batterie soit utilisée pour six vols par jour, et calculé la puissance nécessaire au décollage, escalade, croisière, atterrissage et roulage jusqu'à la piste. Ils ont alloué une heure entre les vols pour charger la batterie, et supposait que le pack pouvait être utilisé pendant deux ans, 24 heures par jour, sept jours sur sept.

Ils ont constaté que les performances d'une batterie sont limitées par l'évanouissement de la capacité, un terme utilisé pour décrire la perte d'énergie dans une batterie au fil du temps. Et ils ont trouvé ce temps, Ne pas utiliser, est le principal facteur de détérioration de la batterie.

Ce qu'ils ont développé, Canova a dit, est essentiellement un outil qui peut être utilisé pour prédire l'effet que les facteurs de stress tels que le vieillissement et l'utilisation pourraient avoir sur une batterie lithium-ion alimentant un avion régional, ce qui est un facteur très important lors de l'évaluation des coûts et des avantages de l'introduction de cette technologie dans le transport aérien.