# Nieuwe Fraunhofer IISB-motor binnen Clean Aviation: 1000 pk bij 94 kg voor waterstof-brandstofcellen

Fraunhofer IISB ontwikkelt binnen Clean Aviation een motor voor luchtvaart en hybride systemen met waterstof-brandstofcellen

Het Fraunhofer-Instituut voor Geïntegreerde Systemen en Apparatuurttechnologie (Fraunhofer IISB) heeft een nieuwe elektromotor gebouwd die 1000 pk levert, terwijl hij slechts 94 kg weegt. De afmetingen liggen in dezelfde orde als die van een gasfles voor 12,5 kg, wat de motor opvallend compact maakt. Met een vermogensdichtheid van 8 kW/kg laat dit ontwerp gangbare elektromotoren voor elektrische auto’s (2–4 kW/kg) en zelfs moderne luchtvaartmotoren (5–6 kW/kg) duidelijk achter zich.

Ter vergelijking: een Tesla Model S Plaid heeft drie elektromotoren nodig om rond de 1020 pk te halen, terwijl deze motor bijna hetzelfde vermogen in z’n eentje bereikt.

Hairpin-wikkelingen: vier driefasenkringen in één compacte bouw

Om tot deze prestaties te komen, gebruikt Fraunhofer IISB een afwijkende opzet met vier driefasige wikkelingen van het hairpin-type. In plaats van soepel rond draad zijn de geleiders uitgevoerd als stijve koperen rails (staven) die in een U-vorm zijn gebogen, als een "haarspeld". Daardoor past er meer koper in hetzelfde volume, wat hogere stromen en dus meer vermogen mogelijk maakt. Tegelijkertijd helpt deze vorm bij de koeling en verhoogt hij de mechanische robuustheid.

De warmteafvoer gebeurt via directe koeling met olieverneveling. Die spuitkoeling voert warmte efficiënt af, zodat de motor op een hoger vermogen kan draaien zonder oververhitting. Juist in de luchtvaart-waar massa en inbouwruimte doorslaggevend zijn-maakt die compacte aanpak het concept extra aantrekkelijk.

Dunnere NO15-staalplaten en hoge toerentallen

Een tweede belangrijke vernieuwing is het gebruik van NO15-staal met een dikte van slechts 0,15 mm. Dat is ongeveer twee keer zo dun als in de meeste elektromotoren. Door het dunnere staal nemen wervelstromen af, waardoor minder warmte ontstaat en de efficiëntie verbetert, vooral bij hoge snelheden. De motor is ontworpen om op ongeveer 21.000 omw/min te kunnen werken.

Vier onafhankelijke secties voor redundantie in de luchtvaart

De motor is opgebouwd uit vier losse, autonome secties. Elke sectie heeft een eigen wikkeling, een eigen omvormer (inverter) en een eigen regel-/besturingssysteem. Die redundantie verhoogt de bedrijfszekerheid: als één sectie uitvalt, kunnen de overige secties blijven functioneren-een eigenschap die in luchtvaarttoepassingen extra zwaar weegt.

AMBER binnen Clean Aviation: hybride-elektrisch met waterstof-brandstofcellen

De ontwikkeling vond plaats binnen AMBER, een project in het EU-programma Clean Aviation. Dit programma richt zich op hybride-elektrische systemen met waterstof-brandstofcellen voor regionale vliegtuigen. Het beoogde effect is een vermindering van de CO₂-uitstoot in de luchtvaart met minimaal 30% vergeleken met het niveau van 2020.

Aan het project werken ook Avio Aero (met de turbopropmotor Catalyst) en GE Aerospace mee. Fraunhofer IISB heeft de elektromotor echter volledig zelf uitgewerkt: van conceptfase tot en met validatie volgens luchtvaartnormen.

Van labprototype naar certificering blijft een grote stap

Hoewel 1000 pk bij 94 kg indrukwekkend is, blijft de overgang van een laboratoriumprototype naar gecertificeerde luchtvaartapparatuur een complexe opgave. Daarnaast is het nog een open vraag of waterstof-brandstofcellen in regionale lijndiensten voldoende betrouwbaar en praktisch inzetbaar zullen blijken.

Voor een sector waarin vooruitgang vaak in decennia wordt gemeten, is deze motor desalniettemin een duidelijke technische mijlpaal.