Maximizing your aerospace company's strengths to help unlock hidden value - PI Solutions - elenia @ TU Braunschweig
←
→
Transkription von Seiteninhalten
Wenn Ihr Browser die Seite nicht korrekt rendert, bitte, lesen Sie den Inhalt der Seite unten
Maximizing your aerospace
company’s strengths to help
unlock hidden value.
PI Solutions
Braunschweiger Supraleiterseminar
EINTRITTSBARRIERE FÜR HOCHTEMPERATUR SUPRALEITER IN EUROPA:
Chancen Und Risiken Für Die Deutsche Supraleiter Industrie
SESSION: Dienstag, 25. Juni 2019
PI INTEGRAL SOLUTIONS LIMITED
Köln, NRW, 50674, Deutschland
Manuel La Rosa Betancourt – Founder & Director
Ryan O’ Regan – Project Development Support
Phillip Kahl – Project Development Support
08/07/2019 Braunschweiger Supraleiterseminar 2019 2 PI Solutions
Gliederung
Eintrittsfaktoren
Anwendungen und Herausforderungen im Markt: Luftfahrt, Raumfahrt,
Marine
Die Märkte und ihre Innovationsdynamik
Wachstum Logik
Schlussfolgerung
08/07/2019 Braunschweiger Supraleiterseminar 2019 3 PI Solutions
Eintrittsbarriere für HTS
Praxis des Technologie- und Inovationsmanagements
Wichtigste Voraussetzung für die erfolgreiche Innovationen ist,
den Markt zu kennen und zu verstehen
Markt
Verständnis von
Wettbewerber
Märkten
Technologie-
Kunde Attraktivität
Wettbewerb Technologie-
Technologie Kompetenz
Patentposition
Ressourcen-Stärke
...
[1] Michael Mirow, Praxis des Technologie- und Innovationsmanagements (2011)
08/07/2019 Braunschweiger Supraleiterseminar 2019 4 PI Solutions
Eintrittsbarriere für HTS
ECONOMIES OF SCALE
Capabilities
Production
© Copyright SuNAM Co., Ltd.
[2] Venkat Selvamanickam, University of Houston, Recent Advances in High Temperature Superconductors and Potential Applications (2014)
08/07/2019 Braunschweiger Supraleiterseminar 2019 5 PI SolutionsVertikale Integration
ECONOMIES OF SCALE
End NMR
High Energy
Medical Transportation
Renewable Oil and Gas
Security Smart Grid
Users Physics Energy production
Wind Magnetic Power
energy Fault Transformers
Magnets generators cables
OEMs storage Current
Capabilities
Limiters
Production
Wire Manufacturers Superconducting Wire
Raw Materials & Process/Test
Equipment Manufacturers Raw Materials Process, Test Equipment
[3] © 2017 Copyright PI Integral Solutions based on
Venkat Selvamanickam, (2014): Recent Advances in High Temperature Superconductors and Potential Applications, University of Houston
08/07/2019 Braunschweiger Supraleiterseminar 2019 6 PI SolutionsDiversifizierung
Anwendungsentwicklung
Development
Application
[4] Markus Bauer, Martin Keller, Veit Große, Raphaela Burzler, MT25 Conference 2017, Amsterdam, Ecoswing
[5] EUCAS Short Course Power Applications, Institute for Technical Physics, Superconducting Cables
[6] Mathias Noe, Institut für Technische Physik November 2015, Widerstand zwecklos – Supraleiter erobern Smart Grids
08/07/2019 Braunschweiger Supraleiterseminar 2019 7 PI SolutionsAnwendungen in der Luftfahrt
KOMPLETT ELEKTRISCHE FLUGZEUGE
High power
electric
propulsion
HTS Motor
HTS Generator
Superconducting
Magnetic Energy
Storage
Superconducting Fault
Current Limiter
[7] M. Armstrong, Superconducting Turboelectric Distributed Aircraft Propulsion, Rolls-Royce North American Technologies Inc, International Cryogenic Materials Conference (2015).
08/07/2019 Braunschweiger Supraleiterseminar 2019 8 PI SolutionsAnwendungen in der Luftfahrt
HYBRID- ELEKTRISCHE FLUGZEUGE
Inverter Motor Prop/Fan Inverter Motor Prop/Fan
Inverter Motor Prop/Fan Inverter Motor Prop/Fan
Busbar Topology
Star Topology
Power Power
TEDP Power Distribution
TEDP Power Distribution
Battery Converter Battery Converter
Distribution Distribution
Turbine Generator Converter Turbine Generator Converter
Inverter Motor Prop/Fan Inverter Motor Prop/Fan
Redundancy concerning cable No Redundancy for cable and
failure Inverter Motor Prop/Fan cryogenic failure Inverter Motor Prop/Fan
Cables in separate cryostats
• More weight Joints necessary
• Cryogenic redundancy
Separate Cables in one cryostat
• Weight optimization Weight optimization
• No cryogenic redundancy
[8] Sonja I. Schlachter, Wilfried Goldacker, Bernhard Holzapfel, Andrej Kudymow, Hong Wu, (2017): Design Aspects for DC-HTS Cables in Hybrid-Electric Propulsion Systems for Aircraft.
08/07/2019 Braunschweiger Supraleiterseminar 2019 9 PI SolutionsHerausforderungen in der Luftfahrt
WEAKNESSES
Höhe F&E Kosten STRENGTHS
Transversal
Leistungsdichte Technologies, Geringe
Förderpolitik EU-National Risikobereitschaft für
Unwissen über Technologie Innovationen
Markteintrittsbarriere
Reifergrad
SWOT
Schwierige Partnerfindung
THREATS
OPPORTUNITIES
Zu lange F&E Zyklen, Einstieg
US- Japan Wettbewerb, Höhe
zu spät, Förderpolitik für
TRL für HTS Anwendungen
Wettbewerb Große Industrie KMU
08/07/2019 Braunschweiger Supraleiterseminar 2019 10 PI SolutionsAnwendungen in der Seefahrt
High power
electric
propulsion
Higher flexibility on
the location of the 4 Generators
Twin Screw
electric motors
More compact 2 Electric
designs saving weight
and volume Motors
4.7 MW HTS machine
from Siemens 2 Main
(25 % weight reduction) Switchboards
36 MW HTS motor
from Northrop
Grumman
(50 % weight reduction)
[9] © 2018 Copyright PI Integral Solutions based on C. E. Bruzek, N. Lallouet, E. Marzahn, and K. Allweins,”Superconducting cables on board a ship A fiction or a reality?”, Seminar on ship building, The Netherlands, 2nd October 2012
08/07/2019 Braunschweiger Supraleiterseminar 2019 11 PI SolutionsHerausforderungen in der Seefahrt
Konservative Markt und Akteure WEAKNESSES
STRENGTHS
Niedriges Wissen über
Kreuzfahrt und Luxus Technologie, geringere
Yachten, Anwendungen Innovationsfähigkeit der
Markteintrittsbarriere
Keine Trendsetter im Markt (Followers) im „Naval“ Bereich Industrie
SWOT
Höhe F&E Kosten
OPPORTUNITIES THREATS
Wasserstoff Ökonomie, Starke Wettbewerb aus
Keine Förderpolitische Anreize (nur Verbesserung von Markt Japan, keine klarer
inkrementeller Natur) Konjuntur Förderpolitik
08/07/2019 Braunschweiger Supraleiterseminar 2019 12 PI SolutionsAnwendungen in der Raumfahrt
HIGH POWER ELECTRIC PROPULSION
Type Class
Hall Effect MPD
Electromagnetic static: Electromagnetic dynamic:
PHYSICS Combine radial magnetic field and axial electric field (both Use Lorentz forces to compress and accelerate plasma
static) (mainly designs use electrodes)
ENERGY SOURCE Solar panels, batteries Large solar panels arrays, nuclear power
EFFECTIVE EXHAUST V < 8 50 km/s 10 100 km/s
THRUST ~ 1E-3 N ~ 1E2 N
LIFETIME < 8000 h < 5000 h
TRL 9 6
POWER CLASS 0.2 Kw 35 Kw 0.5 Kw 6 Mw
SCALING TO HIGH POWER Require enormous amount of fuel Require enormous amount of energy and reliable materials
[10] G. Herdrich, U. Bauder, A. Boxberger, C. Eichhorn, M. Lau, M. Pfeiffer, T. Stindl, C. Syring, B. Wollenhaupt, H. P. Röser, S. Fasoulas, D. Petkow, T. Schönherr, K. Komurasaki, Overview on Electric Propulsion Development at IRS, Proc.
of the 32nd International Electric Propulsion Conference, Wiesbaden, Germany, (2011), Paper number: IEPC-2011-134
08/07/2019 Braunschweiger Supraleiterseminar 2019 13 PI SolutionsHerausforderungen in der Raumfahrt
WEAKNESSES
Langfristige institutionelle Budget Planung STRENGTHS
(ESA) Lange F&E Zyklen, kleine
„New Space“, Größe
Markt, Raumfahrt Agenturen
Investitionen Raumfahrt
Strategie unklar, geringeres
Infrastruktur, Ideal
Wissen über
Höhe F&E Kosten und Technologie für Raumfahrt
Technologiereifergrade
Qualifizierungsaufwand
Markteintrittsbarriere
SWOT
Komplexe Technologie OPPORTUNITIES
THREATS
Wettbewerb um den Mond
Fehlende strategische
und Mars, Wachstum
Ausrichtung der Industrie,
Satelliten Markt, Starke
Unzurreichende Skaleneffekten (kleine Markt) nicht genügen Langatem
Förderpolitsiche Agenda
08/07/2019 Braunschweiger Supraleiterseminar 2019 14 PI SolutionsAnwendungen im Energiesektor
HTS Generator
Superconducting Magnetic Energy
Storage Systems (SMES)
HTS Energie Kabeln
Superconducting Fault Current Limiter
(SFCL)
[11] https://www.furukawa.co.jp/en/rd/superconduct/smartgrid.html
08/07/2019 Braunschweiger Supraleiterseminar 2019 15 PI SolutionsHerausforderungen im Energiesektor
Sehr höhe Kapitalbedarf
STRENGTHS WEAKNESSES
Stärken Schwächen
Eintrittspreis
Markteintrittsbarriere
SWOT
Komplexe Privat-Öffentlich
Projektaufbau
OPPORTUNITIES THREATS
Langfristige institutionelle Budget Möglichkeiten Gefahren
Planung
08/07/2019 Braunschweiger Supraleiterseminar 2019 16 PI SolutionsDie Märkte und ihre Innovationsdynamik
Reifegrad
Fast Follower
Basistechnologien:
„Der frühe Vogel fängt
den Wurm, aber die Basiskompetenz für
zweite Maus kriegt Geschäfte von heute
den Käse“
G. Keillor
Schlüsseltechnologien:
Wettbewerbsvorteile
First Mover von heute
„Der frühe Vogel fängt
den Wurm“
amerik. Sprichwort
Schrittmachertechnologien:
Wettbewerbsvorteile Trendsetter
von morgen
„Wer die Wurmlöcher
und die Mausefallen
kontrolliert, bekommt
Neue Technologien: beides, Wurm
Diskontinuität und Käse“
neue Spielregeln rob
Zeit
Die Innovationsdynamik wird durch Trendsetter bestimmt
08/07/2019 Braunschweiger Supraleiterseminar 2019 17 PI SolutionsWachstum Logiken
Partnerschaften zwischen
Regierung und Industrie Technology Industry
spielen eine zentrale Rolle Expertise Expertise
Commercial Concept Commercial Product To Market
Lange Vorlaufzeiten, die mit
HTS verbunden sind, Idea Proof of Concept
erfordern eine nachhaltige Science Discovery Further Optimization
Regierungsrolle
Lab Unit
Regulatory compliance
Optimization VALLEY OF DEATH
Scaling
Zukünftige Kunden benötigen Pilot Testing
ein stabiles und
symmetrisches Klima für
INVESTMENT RISK
Investitionen in FuE- und
Demonstrationsprojekte
Commercialization Timeline
[12] Joseph Mulholland, Thomas P. Sheahen and Ben McConnel, Analysis of future prices and markets for high temperature superconductors.
[13] Jesper Hansen, Towards the First Installation of a Direct Drive SuperconductingGenerator on a Commercial Wind Turbine, Ecoswing
08/07/2019 Braunschweiger Supraleiterseminar 2019 18 PI SolutionsWachstum Logiken
Für die Industrie benötigte Forschung und Entwicklung, um HTS-Materialien einzuführen
Cable
(Distribution Class)
Reduzierte Kosten für HTS-Materialien und kryogene Widespread Market Adoption
2030
Systeme
Mass Production
2025
Geringe Wechselstromverluste in Anwendungen
2020
Transformer SFCL
(Distribution Class)
HTS-Spulen müssen mechanisch und thermisch
überhöhte Wechselstromverluste sowie Über- und 2015
Fehlerströme bewältigen
LN2 muss unter Betriebsbedingungen ein gutes
Kühlmittel und Dielektrikum sein
Generator
SMES (Wind turbine)
Systemintegration und Überlastfähigkeit und -dauer
Summary of HTS perspectives for commercialization 2015 – 2030
[14] G. Angeli, B. G. Marchionini, Y. Yamada, H. Ohsak and L. Martini, Technology Collaboration Programme on High-Temperature Superconductivity (HTS): HTS Applications and the Need for International Standardization Activity (2018)
08/07/2019 Braunschweiger Supraleiterseminar 2019 19 PI SolutionsSCHLUSSFOLGERUNG
EINTRITTSFAKTOREN
F&E KOSTEN
Risikobereitschaft in den Märkten
Wissenstand der Industrie MARKTEINTRITTSBARRIEREN
Kosten und vertikale Integration sind die größten
Markteintrittsbarrieren
Modularität Wissen- und Technologienetzwerken
ZUKÜNFTIGE SCHRITTE
Forschungs- und Entwicklungsbemühungen um die
Kosten zu reduzieren und die Performance zu verbessern
Diversifizierung Produktportfolio
FÖRDERPOLITIK
Mehr Anwendungsspezifischen Marketing
Harmonisierung EU und Nationale Ziele
Mehr Prestige Projekte
Deutsche Industrie Förderung in dem richtigen Markt
Mehr Investionen in Marketing und Ausbildung von
Kunden
Verstärkung der Präsenz in Marktsegmenten relevanten
Messen, Konferenzen und Ausstellungen
08/07/2019 Braunschweiger Supraleiterseminar 2019 20 PI SolutionsVielen Dank für Ihre
Aufmerksamkeit
PI SolutionsReferences [1] Michael Mirow, Praxis des Technologie- und Innovationsmanagements (2011) [2] Venkat Selvamanickam, University of Houston, Recent Advances in High Temperature Superconductors and Potential Applications (2014) [3] © 2017 Copyright PI Integral Solutions based on Venkat Selvamanickam, (2014): Recent Advances in High Temperature Superconductors and Potential Applications, University of Houston [4] Markus Bauer, Martin Keller, Veit Große, Raphaela Burzler, MT25 Conference 2017, Amsterdam, Ecoswing [5] EUCAS Short Course Power Applications, Institute for Technical Physics, Superconducting Cables [6] Mathias Noe, Institut für Technische Physik November 2015, Widerstand zwecklos – Supraleiter erobern Smart Grids [7] M. Armstrong, Superconducting Turboelectric Distibuted Aircraft Propulsion, Rolls-Royce North American Technologies Inc, International Cryogenic Materials Conference (2015). [8] © 2018 Copyright PI Integral Solutions based on C. E. Bruzek, N. Lallouet, E. Marzahn, and K. Allweins,”Superconducting cables on board a ship A fiction or a reality?”, Seminar on ship building, The Netherlands, 2nd October 2012 [9] Denis J. Connolly, Robert R. Romanofsky, Paul Aron and Mark Stan, OPPORTUNITIES FOR SUPERCONDUCTIVITY IN FUTURE SPACE EXPLORATION PROGRAMS: (A HYDROGEN ECONOMY FOR THE 21ST CENTURY) [10] G. Herdrich, U. Bauder, A. Boxberger, C. Eichhorn, M. Lau, M. Pfeiffer, T. Stindl, C. Syring, B. Wollenhaupt, H. P. Röser, S. Fasoulas, D. Petkow, T. Schönherr, K. Komurasaki, Overview on Electric Propulsion Development at IRS, Proc. of the 32nd International Electric Propulsion Conference, Wiesbaden, Germany, (2011), Paper number: IEPC-2011-134 [11] https://www.furukawa.co.jp/en/rd/superconduct/smartgrid.html [12] Joseph Mulholland, Thomas P. Sheahen and Ben McConnel, Analysis of future prices and markets for high temperature superconductors. [13] Jesper Hansen, Towards the First Installation of a Direct Drive SuperconductingGenerator on a Commercial Wind Turbine, Ecoswing [14] G. Angeli, B. G. Marchionini, Y. Yamada, H. Ohsak and L. Martini, Technology Collaboration Programme on High-Temperature Superconductivity (HTS): HTS Applications and the Need for International Standardization Activity (2018) 08/07/2019 Braunschweiger Supraleiterseminar 2019 22 PI Solutions
Manuel La Rosa Betancourt
Founder & Director
PI INTEGRAL SOLUTIONS LIMITED
Zweigniederlassung Köln
Moltkestr. 127, 50674 Köln, Deutschland
PI Solutions +49 221 5795674
+49 171 5231978
manuel.la-rosa@pintegralsolutions.de
www.pintegralsolutions.deSie können auch lesen
