H3x переосмысливает электродвигатель для следующего этапа мобильности
Совершенно очевидно, что будущее за электромобилями, но для этого нужно нечто большее, чем замена бензинового двигателя на двигатель с батарейным питанием, особенно в самолетах. H3x — это стартап, который стремится ускорить это будущее с помощью полностью интегрированного электродвигателя, который, как он утверждает, превосходит все, что есть на рынке.
Небольшая команда основателей — генеральный директор Джейсон Сильвестр, технический директор Макс Либен и главный операционный директор Эрик Масиолек — встретились в колледже, участвуя в программе строительства электромобилей и гонок. После работы в технической и автомобильной промышленности (в том числе в Tesla) команда снова собралась, когда увидела, что Министерство энергетики предлагает вознаграждение за улучшенные электродвигатели высокой плотности.
«Задача однозначно соответствовала нашим способностям и увлечениям — мы очень рады этому. Мы заботимся о декарбонизации различных транзитных секторов, и в ближайшие несколько десятилетий авиация станет все большей частью глобального углеродного следа, поскольку электромобили улучшают наземные транспортные средства », — сказал Либен. «Мы просто решили решиться и подать заявку на Y Combinator».
Электрический полет — это не столько дикая идея, сколько идея, которая находится на ранней, неловкой стадии. Легкие летательные аппараты, такие как дроны, могут многое сделать с имеющимися батареями и двигателями, а переоборудованные небольшие летательные аппараты, такие как гидросамолеты, могут совершать короткие перелеты, но это почти предел для того, как обстоят дела сегодня.
Проблема заключается, прежде всего, в простой нехватке мощности: энергия, необходимая для приведения самолета в движение, достаточно быстрого для создания подъемной силы, растет экспоненциально по мере увеличения размера и массы самолета. Горстка киловатт-часов будет служить дрону, а несколько батарей EV-шкалы будут работать для легкого самолета … но помимо этого для энергии, необходимой для полета, требуются батареи, размер и вес которых делают полет непрактичным.
так. И есть два основных пути улучшения: лучшие батареи или лучшие двигатели. Так что либо вы можете вместить больше энергии в ту же массу, либо использовать имеющуюся у вас энергию более эффективно. И то, и другое преследуют многие компании, но H3x утверждает, что сделала огромный скачок в эффективности, который может открыть новые отрасли в мгновение ока. Хотя даже улучшение на 10 или 20 процентов мощности на килограмм (например, 50-фунтовый двигатель, выдающий 120 лошадиных сил вместо 100) было бы заметным, H3x заявляет, что его двигатель работает примерно на 300 процентов от мощности конкурентов.
Как? «Все дело в интеграции», — пояснила Либень. Хотя детали в некотором смысле похожи на двигатели и силовые агрегаты, существующие сейчас, команда в основном начала с нуля с идеей максимизации эффективности и минимизации размеров.
Электродвигатели обычно состоят из трех основных частей: самого двигателя, системы подачи энергии и коробки передач, каждая из которых может иметь свой собственный корпус и продаваться и монтироваться отдельно друг от друга. Одна из причин, по которой все это не одна большая машина, — это температура: например, детали и системы охлаждающей жидкости коробки передач могут не работать при температурах, создаваемых двигателем или системой питания, или наоборот. Соедините их вместе, и одно может вызвать заедание другого или иным образом выйти из строя. Просто разные разделы предъявляют разные требования, что кажется естественным.
H3x бросает вызов этой парадигме, предлагая новый интегрированный дизайн, но Либен постарался прояснить, что это означает.
«Мы не просто берем блок инвертора, шлепаем его сверху и называем интегрированным », — сказал он. «Все компоненты тесно связаны с одним и тем же корпусом и двигателем. Мы создаем действительно интегрированный дизайн, который является одним из первых в своем роде на таком уровне мощности ».
И под «одним из первых» он не имеет в виду, что у Airbus есть такой в некоторых силовых агрегатах, а скорее, что в этом направлении проводились исследовательские проекты — ничего, предназначенного для производства.
Идея о том, что никто другой не зашел так далеко, помещая все в одну коробку в масштабе, который можно было бы использовать в коммерческих целях, может показаться некоторым подозрительным. Можно было бы подумать, что существующие игроки в аэрокосмической отрасли годами лаяли это дерево, но Либен сказал, что крупные компании слишком медленно внедряют инновации и слишком инвестируют в другие методы, в то время как более мелкие, как правило, избегают рисков, постепенно улучшая существующие успешные разработки. и соревнуясь между собой. «Никто не нацелен на тот уровень производительности, на который мы сейчас смотрим», — сказал он.
Но это не значит, что H3x наткнулся на один-единственный шаг, который волшебным образом утроил производительность электродвигателей.
«Мы не полагаемся на одну крупную технологию или что-то в этом роде — волшебной пули нет», — сказал Либен. «Есть несколько улучшений, которые дают очень значительный выигрыш, например, на 50 процентов лучше, чем у современных достижений, и множество областей, которые дают прибавку на 10-20 процентов. Это хорошо с точки зрения технического риска ».
Он подробно остановился на многих из этих улучшений, но менее технически мыслящие среди наших читателей, если они даже дочитали до этого места, могут закрыть вкладку, если я попытаюсь пересказать весь разговор. Короче говоря, это сводится к объединению достижений в области материалов, производства и электрических компонентов, так что они действуют синергетически, позволяя использовать друг друга с максимальной эффективностью.
Например, недавно улучшенное оборудование переключения питания может работать при более высоких температурах и выдерживать более высокие нагрузки — это повышает производительность, но также позволяет использовать общую инфраструктуру охлаждения. Общая инфраструктура может быть улучшена за счет использования новых технологий 3D-печати с использованием чистой меди, которые позволяют обеспечить большее охлаждение внутри корпуса. Использование 3D-печати означает нестандартную внутреннюю геометрию, так что двигатель, редуктор и блок питания могут быть установлены в оптимальных положениях друг к другу, а не привинчены, где позволяют существующие методы.
В результате получился универсальный двигатель HPDM-250, который меньше, чем у многих конкурентов, но выдает гораздо большую мощность. Лучшие серийные двигатели имеют мощность около 3-4 киловатт-часов на килограмм непрерывной мощности. Прототип H3x производит 13 самолетов, что, по совпадению, чуть выше теоретической эффективности, необходимой для пассажирских самолетов средней дальности.
Существует риск того, что при наложении таких передовых методов стоимость будет расти быстрее, чем производительность. Либен сказал, что, хотя в некоторых отношениях это определенно дороже, меньший размер и интегрированная конструкция также приводят к новой экономии средств, времени или материалов.
«Люди думают:« 3D-печать меди — это дорого! » Но если вы сравните его со сверхвысокопроизводительными накладками, которые вам понадобятся в противном случае, и с различными способами их производства, это может потребовать множества ручных действий и участия людей … печатать что-то может быть намного проще », — пояснил он. . «Это может показаться нелогичным, но, по крайней мере, исходя из моей стоимости BOM [ведомости материалов], когда вы продаете что-то в три раза меньше, чем другой парень, даже если это материалы с высокими эксплуатационными характеристиками, это на самом деле не так дорого, как вы думаете. . Судя по клиентам, с которыми мы до сих пор разговаривали, мы находимся в хорошем положении ».
Обслуживание полностью встроенного двигателя также существенно сложнее, чем обслуживание стандартного двигателя, но Либен отметила, что они с самого начала тщательно продумывали техническое обслуживание, а также то, что обслуживать их двигатель может быть немного сложнее. чем обычный электрический, это намного проще, чем обслуживать даже самые надежные и известные бензиновые двигатели.
Таким образом, H3x фокусируется на многочисленных небольших, менее регулируемых отраслях, которые могли бы использовать значительно улучшенные электрические двигатели. Грузовые дроны , электрические лодки и воздушные такси все еще могут быть редкостью на этой планете, но большой скачок в мощности и эффективности двигателей может помочь им перейти от нишевого (или бесполезного) к массовому производству. Конечно, все три из этих приложений могут получить огромную выгоду от увеличения дальности действия или полезной нагрузки.
«Переход на пассажирские рейсы — это точно не далекая мечта», — предположил Либень: «Мы уже в пути — это уже не 20-летняя история. За последние несколько лет сроки резко сократились. Скоро у вас может быть электромобиль с полностью заряженным аккумулятором, но он не подойдет для длительных перелетов».
Такие двигатели, как H3x, по-прежнему используются в гибридных самолетах, которые взаимозаменяемо используют реактивное топливо, аккумуляторы и, возможно, даже водородные топливные элементы. Как и переход на электромобили, это не происходит сразу и не требуется для целей их бизнеса. «Это самое замечательное в двигателях», — сказал Либен. «Они такие вездесущие».
H3x отказался раскрыть информацию о финансировании или партнерах, хотя трудно поверить, что команда смогла бы продвинуться так далеко без значительного капитала и средств — такого рода проекты довольно быстро перерастают гаражные верстаки. Но поскольку завтра состоится демонстрационный день Y Combinator, вполне вероятно, что они будут получать много звонков в течение следующих нескольких недель, после чего, возможно, будет разумно ожидать проведения посевного раунда.
Если прототипы H3x будут работать в условиях дикой природы так же хорошо, как и на стенде, они вполне могут позволить использовать множество новых приложений для электротранспорта. Мы будем внимательно следить за тем, как игра стартапа повлияет на будущее электромобильности.
