Nu de elektrificatie van mobiliteit in een stroomversnelling zit, zal technologische innovatie een sleutelrol spelen in het verbeteren van de prestaties en het rijbereik van auto’s. In dat kader heeft het Koreaans Instituut voor Wetenschap en Technologie (KIST) onlangs een elektromotor voorgesteld zonder de klassieke koperen spoelen. In de plaats gebruiken de onderzoekers composietkabels op basis van koolstofnanobuisjes (CNT), die ze CSCEC noemen (Core-Sheath Composite Electric Cables). Dit ultralichte materiaal zou het motorgewicht flink kunnen verlagen en tegelijk bepaalde dynamische eigenschappen verbeteren.
De technologie steunt op een innovatief fabricageproces: LAST (Lyotropic Liquid Crystal-Assisted Surface Texturing), dat de nanotubes uitlijnt en metalen onzuiverheden verwijdert. Dankzij deze methode stijgt de elektrische geleiding van de CNT-kabel met 130%, al blijft ze lager dan die van koper (7,7 tegenover 59 megasiemens per meter). De eerste tests vonden plaats op miniatuurmotoren met een zeer lage spanning in schaalmodellen.
Lager gewicht
Een van de sterkste troeven van deze technologie is de gewichtsbesparing. Een elektromotor van een Tesla Model S bevat zo’n 25% koper op een totaalgewicht van 68 kg. Door dat koper te vervangen door CNT-kabels, zou het motorgewicht theoretisch kunnen dalen tot 52 kg. Dat betekent een winst van ongeveer 16 kg. Op een wagen van 2,1 ton lijkt dat weinig, maar dit is interessant voor de ontwikkeling van vliegende voertuigen (eVTOL), waar elke kilogram telt.
Advertentie – lees hieronder verder
Minder massa betekent ook minder inertie, wat de acceleratiereactie kan verbeteren en het verlies beperkt. Het zou ook het koelsysteem kunnen verlichten, wat op zijn beurt de levensduur van de batterij en het rijbereik ten goede komt. Al blijft dat voorlopig allemaal nog erg hypothetisch.
Ook serieuze obstakels
Ondanks de vele voordelen op papier zijn er heel wat beperkingen die het enthousiasme rond deze vondst temperen. Op het vlak van pure prestaties haalt het CNT-prototype maximaal 3.420 tr/min, tegenover 18.120 tr/min voor zijn tegenhanger met koper. En wat met het vermogen? De tests gebeurden met slechts 3,5 watt bij een spanning van 2 tot 3 volt – dat ligt mijlenver van wat een elektrische auto op ware grootte nodig heeft.
Maar de grootste hindernis is economisch. De productie van CNT-kabels kost momenteel tussen 375 en 500 dollar per kilo, of 325 tot 433 euro volgens de huidige wisselkoers. Voor koper is dat slechts 8 tot 11 euro/kg. Dat prijsverschil, in combinatie met een energie-intensief fabricageproces dat agressieve chemicaliën zoals chloorsulfonzuur gebruikt, maakt de oplossing voorlopig weinig haalbaar op industrieel en ecologisch vlak. Toch moeten we het glas halfvol zien: de flexibiliteit en stabiliteit van CNT-kabels maken er een materiaal van de toekomst van. Nu alleen het productieproces verbeteren en vooral de prijs.
Op zoek naar een auto? Zoek, vind en koop het beste model op Gocar.be
