HECATE – technologie dla przyszłości lotnictwa hybrydowo-elektrycznego
Streszczenie popularnonaukowe
Jak ograniczyć wpływ lotnictwa na środowisko, jednocześnie zachowując jego bezpieczeństwo, dostępność i konkurencyjność? Jednym z kierunków rozwoju jest elektryfikacja napędu lotniczego. Aby jednak samoloty hybrydowo-elektryczne mogły stać się rzeczywistością, konieczne jest opracowanie nowych systemów umożliwiających bezpieczne przesyłanie i zarządzanie dużymi ilościami energii elektrycznej na pokładzie. Temu wyzwaniu poświęcony był europejski projekt HECATE – Hybrid ElectriC regional Aircraft distribution Technologies, realizowany w ramach programu Clean Aviation. Jego celem było opracowanie nowej generacji wysokowydajnych i wysoko napięciowych systemów dystrybucji energii elektrycznej dla przyszłych regionalnych samolotów hybrydowo-elektrycznych.
Projekt zakończył się w lutym 2026 r. Najważniejszym rezultatem była integracja i pomyślne przetestowanie kompleksowej architektury elektrycznej wysokiego napięcia w demonstratorze naziemnym. Opracowane technologie osiągnęły poziom gotowości technologicznej TRL 5, tworząc podstawę do dalszego rozwoju i demonstracji systemów przeznaczonych dla samolotów nowej generacji.
Cel projektu
HECATE miał na celu opracowanie technologii umożliwiających zwiększenie poziomu mocy elektrycznej wykorzystywanej w samolotach – od setek kilowatów obecnie do poziomu megawatów w przyszłych konstrukcjach. Projekt obejmował m.in. systemy dystrybucji wysokiego napięcia, przekształtniki mocy, zabezpieczenia elektryczne, zarządzanie energią, rozwiązania ograniczające zakłócenia elektromagnetyczne oraz cyfrowe bliźniaki wspierające projektowanie i diagnostykę.
Opracowana architektura obejmowała trzy poziomy dystrybucji energii: KHVDC dla układów napędowych, HVDC dla odbiorników dużej mocy oraz LVDC dla pozostałych odbiorników pokładowych. Rozwiązania miały być jednocześnie lekkie, bezpieczne, niezawodne i możliwe do skalowania na potrzeby przyszłych platform lotniczych.
Partnerzy projektu
HECATE był realizowany przez szerokie europejskie konsorcjum obejmujące producentów samolotów i systemów lotniczych, przedsiębiorstwa technologiczne, jednostki badawcze oraz uczelnie. Koordynatorem projektu był Collins Aerospace Ireland. W konsorcjum uczestniczyli m.in. Airbus Defence and Space, Safran, Thales, Fraunhofer, NLR, TECNALIA, University of Nottingham, Politechnika Wrocławska oraz Politechnika Łódzka.
Rola Politechniki Łódzkiej
Politechnika Łódzka, reprezentowana przez Wydział Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska, odpowiadała w projekcie za ocenę środowiskową technologii z wykorzystaniem analizy cyklu życia (LCA). Zadaniem zespołu było określenie wpływu środowiskowego opracowywanych systemów i ich komponentów, identyfikacja najważniejszych źródeł oddziaływania oraz dostarczenie wiedzy wspierającej projektowanie bardziej zrównoważonych rozwiązań.
Analizy LCA pozwoliły zwrócić uwagę m.in. na znaczenie materiałów i energochłonnych procesów produkcyjnych stosowanych w zaawansowanych komponentach elektrycznych. Tym samym środowiskowy aspekt technologii był uwzględniany już na etapie jej rozwoju, a nie dopiero po zakończeniu procesu projektowego.
Oczekiwany wpływ projektu
Rezultaty HECATE stanowią ważny krok w kierunku rozwoju bardziej zelektryfikowanego lotnictwa. Demonstracja wysokiego napięcia elektrycznej sieci dystrybucji energii oraz osiągnięcie TRL 5 potwierdziły możliwość integracji kluczowych technologii w jednym systemie. Rozwiązania HECATE mają charakter modułowy i mogą być dostosowywane do różnych przyszłych platform lotniczych, wspierając rozwój napędów hybrydowo-elektrycznych i kolejnych demonstratorów Clean Aviation.
Projekt może przyczynić się do ograniczenia środowiskowego wpływu przyszłego lotnictwa poprzez umożliwienie stosowania bardziej zelektryfikowanych układów napędowych. Jednocześnie HECATE pokazał, że sama elektryfikacja nie wystarcza – nowe technologie muszą być oceniane również pod kątem wpływu środowiskowego związanego z produkcją materiałów i komponentów. W tym obszarze szczególne znaczenie miały badania LCA prowadzone przez Politechnikę Łódzką.
Kolejnym etapem będzie wykorzystanie rezultatów HECATE w następnych fazach programu Clean Aviation i ich dalsze doskonalenie z myślą o samolotach nowej generacji, których wejście do eksploatacji jest przewidywane w perspektywie około 2035 r.