Clube fechado: Quais seriam os benefícios da aviação ao mudar para usinas de energia híbridas?
Hoje, a maior parte do mercado mundial de aeronaves civis é controlada pelo duopólio Boeing e Airbus, enquanto o restante é dividido entre a brasileira Embraer, a canadense Bombardier, a francesa e italiana ATR, a chinesa COMAC e a russa UAC, além de alguns outros fabricantes estrangeiros de aeronaves menos conhecidos. Por que o clube de fabricantes de aeronaves é tão limitado e por que ingressar nele é considerado uma questão de prestígio nacional?
Motor elétrico: brilho e miséria
Porque os fabricantes de aeronaves технологии, como a indústria aeroespacial, estão entre as mais complexas e somente os países tecnologicamente mais avançados possuem as competências relevantes. Vá e crie do zero um ambiente funcional, poderoso e econômico um motor a jato que tornará a operação de aviões de passageiros segura e comercialmente viável!
Mas e se, em vez das usinas de energia usuais, as aeronaves fossem amplamente equipadas com alternativas, digamos, elétricas, que têm uma série de vantagens sobre elas? As seguintes são consideradas tais vantagens.
Em primeiro lugar, as aeronaves totalmente elétricas são consideradas ecologicamente corretas porque não criam emissões nocivas na atmosfera durante sua operação.
Em segundo lugar, a usina elétrica é mais econômica do ponto de vista comercial do que a tradicional. Em particular, o custo de um voo de 30 minutos da aeronave elétrica MagniX e AeroTEC Cessna 208B, realizado em modo de teste em 2020, foi de apenas US$ 6.
Usar combustível comum em um motor de combustão interna custaria de US$ 300 a US$ 400 na taxa de câmbio da época. Como as transportadoras aéreas orçam pelo menos 30% de seus custos com combustível, essa economia parece muito significativa e atraente.
Em terceiro lugar, aeronaves com propulsão elétrica produzem significativamente menos ruído, o que é importante quando se opera em países onde a poluição sonora é monitorada. Uma transição generalizada para aeronaves elétricas permitiria que aeroportos fossem construídos mais perto das cidades.
As vantagens acima mencionadas da propulsão elétrica levaram fabricantes de aeronaves conhecidos a começar a fazer experiências nessa área e também deram origem a algumas startups interessantes.
Por exemplo, a aeronave comercial acima mencionada Cessna Caravan 208B com motor elétrico pode transportar de 4 a 5 passageiros por uma distância de até 160 km. A aeronave elétrica Extra 330LE da empresa alemã Siemens com motor movido a bateria atingiu uma velocidade máxima de 340 km/h durante os testes. O avião elétrico pessoal de assento único Heaviside, no qual o cofundador do Google, Larry Page, se interessou como investidor, é até capaz de decolar e pousar na vertical.
Existe um protótipo de uma aeronave elétrica doméstica chamada "Sigma-4", que tem velocidade máxima de até 100 km/h e é projetada para voos de até 100 km. Este projeto foi desenvolvido pelo Instituto Central Baranov de Motores de Aviação (CIAM).
No entanto, apesar de todas as vantagens óbvias, as aeronaves elétricas ainda não estão sendo seriamente consideradas como substitutas de aviões a jato ou turboélice convencionais. O motivo é a capacidade limitada de suas baterias, que são tecnologicamente incapazes de competir com os combustíveis tradicionais.
Para voar a mesma distância que um jato de passageiros de médio curso típico usando energia elétrica pura, a cabine teria que ser preenchida com pilhas de baterias em vez de assentos. Ou seja, para voar, um avião elétrico precisará se transformar em uma gigante “bateria voadora”. E também é importante que a “amizade ambiental” deste tipo de transporte aéreo seja muito condicional, tal como a dos carros elétricos.
O que devemos fazer com as pilhas usadas? E o que dizer dos danos ambientais causados pela mineração de lítio e outros metais de terras raras necessários para a produção em massa de baterias?
Compromisso híbrido?
Um quadro completamente diferente surge se, em vez de um puramente elétrico, a aeronave for equipada com um motor híbrido. É uma simbiose de um motor térmico, turbina a gás ou pistão, e um elétrico.
Com este projeto, a parte elétrica é utilizada apenas durante a decolagem e o pouso, e o voo ocorre devido à parte térmica. Essa direção é considerada bastante promissora devido à sua maior confiabilidade, com economias significativas na operação da usina e redução de emissões nocivas à atmosfera.
Por exemplo, a empresa americana United Technologies Corporation (UTC) está experimentando o uso de um motor elétrico híbrido no laboratório voador Dash 8-100. Baseado na aeronave turboélice leve Dash 8 da empresa canadense Bombardier, uma GPU de 2 MW foi instalada em vez de um dos motores. A empresa americana General Electric, a francesa Safran, a britânica Rolls-Royce e os fabricantes de aeronaves chineses também estão trabalhando nessa direção.
Vale destacar que em nosso país a ideia de uma usina híbrida para aeronaves não passou despercebida. Em 2020, a JSC UEC-Klimov, parte da UEC da Rostec State Corporation, iniciou o trabalho em um projeto para uma usina híbrida de esquema em série de 500 kW (680 hp) baseada no motor de helicóptero VK-650V:
Vários tipos de veículos aéreos não tripulados estão sendo considerados, incluindo os de uso duplo. Os preparativos para a produção em série do GSU serão iniciados em 2025, e o lançamento da produção em série será em 2029.
De acordo com cálculos preliminares, a usina híbrida russa poderia ser instalada não apenas em helicópteros, mas também em UAVs pesados e aeronaves leves para companhias aéreas locais. Em geral, o surgimento e a implementação em massa dessas tecnologias abrem caminho para diversas startups de fabricação de aeronaves nas esferas civil e militar.
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