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MTU Aero Engines、「空飛ぶ燃料電池」を開発。2035年に市場投入予定

MTU Aero Enginesは、航空用燃料電池技術を開発している。航空業界の大きな目標を達成するため、あらゆる推力および出力定格に対応するさまざまなコンセプトに取り組む

2023年6月23日
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MTUのラース・ワグナー最高経営責任者(CEO)は、次のようにコメントしている。

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Contents
MTUとeMoSysが電気モーターを開発 kDLRおよびEASAとの協力

ワグナー氏:とりわけ、私たちはパワートレインの完全な電動化を進めています。私たちは、燃料電池を使用して液体水素を電気に変換することを、これを達成するための最も大きな可能性を秘めた分野であると認識しています。

MTUの画期的なコンセプトは、空飛ぶ燃料電池(Flying Fuel Cell、FFC)と呼ばれている。現在ミュンヘンでは、約100人の専門家チームがFFCの開発に取り組んでいる。その原理は、燃料電池が液体水素を電気エネルギーに変換するというものだ。つまり、高効率の電気モーターがプロペラを駆動する。このアプローチにはさまざまな利点がある。

まず、燃料電池は効率が高い。それ以上に、CO2、窒素酸化物(NOx)、微粒子を排出せず、排出されるのは水だけである。エンジニアリング&テクノロジー担当上級副社長のステファン・ウェーバー博士は次のようにコメントしている。

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ウェーバー氏:FFCは気候への影響を95%削減しますから、実質的にはゼロです。私たちは2035年の市場投入を目指しています。

FFCはまず、短時間の通勤便やリージョナル便で使用される予定だ。

効率が改善されれば、2050年以降、短・中距離路線でもフライング燃料電池が使用されるようになり、民間航空が気候変動に与える影響はさらに軽減されることになる。

MTUとeMoSysが電気モーターを開発

MTU-FFC用の高効率電気モーターは、eMoSys GmbHが開発している。シュタルンベルクを拠点とするこの電気モーター開発・少量生産メーカーは、4月よりMTUの傘下に入った。

ワグナー氏は買収に関する発表の中で「eMoSys社とともに、航空機における電気モーターの使用を加速させ、市場に投入できるようにする計画です」と述べている。

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eMoSys社のモーターは、現在知られている中で最高の出力密度と信頼性をすでに提供している。このモーターは主に自動車、レース、鉄道、医療分野で使用されている。eMoSysとMTUが現在FFC用に開発しているeモーターは、eMoSysの最初の航空用アプリケーションとなり、また新たな基準を打ち立てることになる。

ミュンヘンにあるMTUのフライング燃料電池チーフエンジニア、バーナビー・ロウ氏は次のようにコメントしている。

ロウ氏:eMoSysは、出力密度、サイズ、重量において卓越した値を達成しています。

数字で見ると直径わずか300ミリメートル、重さわずか40キログラムのモーターは、600キロワットの連続出力用に設計されており、1キログラムあたり15キロワットの性能密度を達成している。

ロウ氏:フライング燃料電池との統合や相互作用も十分に考慮されています。96%以上のモーターは、継続的な離陸出力において非常に高い効率を持ち、比較的低い熱負荷を生み出します。

燃料電池の専門家は、他に流体冷却モーターは摂氏85℃まで動作可能で、マルチスタックにも対応するといった特徴を挙げている。

ロウ氏:この設計は、eMoSysがこれまでモータースポーツ用モーターに提供してきた高性能と、当社の航空用モーターに対する高い信頼性と安全基準を組み合わせたものです。

kDLRおよびEASAとの協力

FFC技術の開発作業は、ドイツ航空宇宙センター(DLR)と協力して進められている。

ロウ氏:MTUの仕事は、液体水素燃料システムと制御装置を含む、水素で動く燃料電池パワートレイン全体を開発することです。

DLRが所有するDo228は、技術プラットフォームおよび飛行実証機として使用される。目標は、2つの従来のガスタービン推進システムのうち1つを、MTU製の水素燃料電池からエネルギーを供給する600kWの電気パワートレインに置き換え、新しい構成をテストすることである。パートナーは、この10年の半ばにフライング・ラボを立ち上げることを目指している。それまでに大規模な地上試験と事前テストが行われる。

この作業が進められると同時に、MTUは欧州連合航空安全機関(EASA)とも協力し、承認要件に取り組んでいる。

ウェーバー氏:関係者全員が未知の領域にいるため、私たちはイノベーション・パートナーシップに着手し、空飛ぶ燃料電池の将来的な認証のための可能な選択肢を一緒に研究しています。

空飛ぶ燃料電池を革新的な推進コンセプトとして安全に運用するためには、新たな基準、承認仕様、文書化手順を定義する必要がある。

ワグナー氏:MTUのようなエンジンメーカーにとって、航空機に搭載可能な燃料電池を開発することは大きなチャンスであり、その過程で得られる経験やデータは、航空法の下での制御や資格認定といった分野も含め、今後の製品開発プロセスにとって極めて重要なものです。

▶︎MTU Aero Engines

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Kawase 2023年6月23日
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