K-AXFLUX-H2
Im Projekt "Kryogenes Wasserstoff-Kühlsystem für ein neuartiges E-Antriebssystem für Air-Mobility-Anwendungen" (K-AXFLUX-H2) wird im Rahmen des KI-Produktionsnetzwerks von Prof. Dr.-Ing. André Baeten von der Fakultät für Maschinenbau und Verfahrenstechnik der Technischen Hochschule Augsburg in Kooperation mit der Universität Augsburg ein kryogenes Wasserstoff-Kühlsystem für ein neuartiges E-Antriebssystem für Air-Mobility-Anwendungen entwickelt.
Eisgekühlt mit Wasserstoff: Elektromotoren der Zukunft
Motivation
Nachhaltiges Fliegen soll mittels eines brennstoffzellengetriebenen Axialfluss-Motors möglich werden. Wasserstoff ist als Energieträger ein essentieller Teil der Lösung für die Mobilität der Zukunft.
Brennstoffzellen-Antrieb
- Emissionsfrei und
- hohe Energiedichte von LH2
Axialfluss-Motor
- Sehr hoher elektrischer Wirkungsgrad (ca. 97%)
- Sehr hohe Überlasten möglich
- Aufbau des Motors ideal für innere Kühlung
Warum Wasserstoffkühlung?
- Hohe Wärmeaufnahmekapazität und große T-Differenz; LH2: 20 [K] / -253°[C] –
- Direkte Kühlung in den Wicklungen durch Hohlleite
Ziele
- KI-gestützte Regelung von komplexen Antriebssystemen
- Virtuelles Testen von H2-Komponenten im Antriebsstrang
- Erhebliche Reduzierung der thermischen Verluste im Antriebsstrang durch Ausnutzung der Wärmekapazität von tiefkaltem Wasserstoff
Im Rahmen des Förderprojektes K-AXFLUX-H2 werden Auslegungsmethodiken entwickelt, die dazu beitragen, die sehr hohen Kosten für die Auslegung und Fertigung von Antriebstechnologien auf Wasserstoffbasis erheblich zu reduzieren.
Aktuelle Forschungsergebnisse
- 2022 wurde die Kühlsystemfunktionalität mittels einer CFD Simulation nachgewiesen.
- 2023 konnte mit dem Aufbau eines virtuellen Zwillings mit Model Based Systems Engineering (MBSE) begonnen werden, der als Basis für die Realtests herangezogen wurde.
- 2024 wurden die ersten H2-Realtests erfolgreich durchgeführt, die Erkenntnisse flossen in die Konzeption weiterer Demonstratoren.
- 2025 fand der Aufbau verschiedener Teildemonstratoren in Realgröße zum Nachweis der Systemintegrität statt.
Partner
Beteiligte Unternehmen und Forschungseinrichtungen:
- Universität Augsburg