Na busca por aviões elétricos, os híbridos podem ser a resposta

A indústria da aviação está procurando tornar o voo mais ecológico. Uma ideia que está ganhando velocidade: os aviões híbridos.

Os aviões elétricos têm atraído atenção e investimento, mas são mais difíceis de eletrificar por completo do que os carros. O peso de uma bateria é um desafio maior se você deseja decolar — as baterias necessárias para aviões são mais de 40 vezes mais pesadas que a quantidade equivalente de combustível fóssil — e as limitações de alcance representam problemas graves. Embora sair da estrada para recarregar um carro seja relativamente fácil, pousar um avião para recarregar periodicamente deixaria as viagens aéreas insuportáveis.

No longo prazo, a indústria da aviação está explorando outras soluções, como biocombustíveis ou hidrogênio. Mas algumas empresas de aviação estão apostando em uma abordagem de curto prazo: sistemas híbridos que combinam baterias elétricas e combustível tradicional, permitindo que os aviões voem mais quilômetros de forma mais limpa. A necessidade de uma solução é evidente, dado que a indústria da aviação — responsável por cerca de 2% das emissões de gases de efeito estufa — estabeleceu uma meta de emissões zero até 2050.

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Na maioria das vezes, os aviões híbridos têm motores elétricos e de combustão lado a lado ou combinam os dois em um. Algumas empresas preveem o uso da tecnologia para aviões de cem passageiros que podem voar até 1.600 quilômetros, mas não durante décadas. Outras estão trabalhando para colocar no mercado aviões de no mínimo nove e no máximo 50 passageiros antes do final da década. Esse método poderia reduzir cerca de 5% a 50% das emissões, em comparação com aviões tradicionais de tamanho semelhante.

“Se o foco é descarbonizar a aviação, a eletricidade [apenas de baterias] definitivamente não terá destaque. O híbrido-elétrico pode ser um ator maior”, diz Jayant Mukhopadhaya, pesquisador sênior de aviação do Conselho Internacional de Transporte Limpo, sem fins lucrativos.

Para se ter uma ideia das limitações da energia da bateria, as empresas que tentam fazer um trabalho totalmente elétrico geralmente limitam seus projetos a aviões menores que percorrem distâncias bastante curtas. Por um lado, há a empresa de aviões elétricos Joby Aviation. O avião da Joby, que pode decolar e pousar verticalmente como um drone para sair de espaços apertados, pode transportar quatro passageiros por até cerca de 160 quilômetros. A empresa, juntamente com concorrentes como a Archer Aviation, pretende lançar serviços de táxi elétrico de decolagem e pouso vertical (eVOTL) em várias cidades dos EUA e internacionais dentro de cerca de dois anos, com rotas típicas de até 80 quilômetros.

Veja aqui algumas das tecnologias híbridas que podem ser viáveis nos próximos anos.

Dois tipos de motores, lado a lado

Na abordagem híbrida mais simples, os aviões usam turbinas movidas a querosene funcionando lado a lado com motores elétricos.

A Heart Aerospace da Suécia está desenvolvendo um avião para 30 passageiros, o ES-30, com dois motores turboélice tradicionais e dois motores totalmente elétricos controlando as hélices. O avião funciona apenas com energia elétrica pelo maior tempo possível, então os motores de combustão assumem o controle. A aeronave consegue voar até 200 quilômetros com energia elétrica, diz o cofundador e CEO Anders Forslund. Operar os motores de combustão junto com a energia elétrica pode estender o alcance para cerca de 800 quilômetros.

A economia de combustível chegaria a 95% em voos mais curtos; no mais longo, cairia para 34% por causa do aumento do uso dos motores de turbina a combustão, de acordo com a empresa.

A NASA está testando um tipo semelhante de combinação, instalando dois motores elétricos de uma empresa chamada MagniX com dois motores de turbina a gasolina em um avião De Havilland Dash 7 de 50 lugares, revelou a agência.

Motores tudo-em-um

Outra versão da abordagem híbrida combina combustão e energia elétrica no mesmo motor — um pouco como carros híbridos básicos. Em essência, a energia elétrica só entra em ação quando os motores mais precisam, como decolar ou aumentar a velocidade em voo, em vez de ajudar a alimentar o avião durante todo o voo. No resto do tempo, o avião conta com um motor convencional menor e mais eficiente, otimizado para cruzeiro.

Essa é a estratégia que a empresa aeroespacial Ampaire está usando. Seu cofundador e CEO Kevin Noertker espera uma economia de combustível de cerca de 50% em média. A Ampaire começará adaptando modelos populares de aviões que estão em serviço há muito tempo.

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O objetivo é levar um Cessna Grand Caravan modificado de nove lugares aos clientes dentro de dois anos e um De Havilland Canada DHC-6 Twin Otter de 19 lugares cerca de um ano depois. A NASA também está testando a estratégia tudo-em-um, adaptando um avião Saab 340 de aproximadamente 30 passageiros, substituindo um de seus dois motores turboélice por um motor híbrido da GE Aerospace.

As maiores fabricantes de motores a jato, como a GE Aerospace e a RTX, também estão trabalhando em modelos híbridos. Mas, nestes casos, os motores elétricos forneceriam uma assistência menor; por exemplo, para o taxiamento. O combustível sintético de base biológica é a principal estratégia para tornar ainda mais ecológicos os grandes motores a jato no futuro.

Baterias e um gerador

Outra versão dos híbridos — conhecida como híbrido de série — usa baterias ou um gerador alimentado por um motor de combustão dentro do avião para acionar motores elétricos. A aeronave tem a opção de funcionar com qualquer um deles.

A Whisper Aero está desenvolvendo um avião de 19 passageiros com essa tecnologia, com um alcance de 370 quilômetros apenas com bateria e 800 quilômetros se o gerador for usado. Isso é para 2034. A empresa planeja modernizar um modelo tradicional de nove lugares para chegar ao mercado em cinco anos. Recentemente, lançou o conceito de um jato elétrico híbrido em série que poderia transportar cem passageiros e cobrir mais de 1.100 quilômetros. Mas isso seria daqui a pelo menos 20 anos.

Os híbridos em série abrem uma possibilidade interessante para aviões híbridos: a propulsão elétrica distribuída. Como as hélices ou motores a jato funcionam com motores elétricos relativamente pequenos e leves, os aviões podem ter muitos deles instalados nas asas, em vez de apenas um ou dois no total. Os aviões podem usar esse conjunto de motores para melhorar o fluxo de ar, por exemplo. A Whisper planeja ter entre 22 e 30 pequenos motores elétricos a jato em seu primeiro avião.

A propulsão elétrica distribuída é essencial para os aviões híbridos em série da Electra. O avião de teste da empresa usa oito hélices para enviar o ar por sobre as asas, simulando a sustentação que obteria ao acelerar na pista. Esse método permite que a aeronave decole após apenas 45 metros (e a uma velocidade mais lenta), em comparação com milhares de metros de pista com motores tradicionais, diz o fundador e CEO John Langford. Ele considera o método como uma maneira de entrar e sair de locais apertados — como um sistema vertical de decolagem e pouso —, mas sem o pesado consumo de energia do voo vertical.

O avião Electra usa baterias apenas quando é necessária energia extra, como na decolagem, permitindo que execute uma combinação menor de motor de combustão-gerador do que seria necessário, com uma promessa de redução de emissões de 40%.

Nos próximos meses, a Electra revelará o design de seu avião de nível de produção de nove lugares — com alcance de 800 quilômetros — que pretende entregar aos clientes em 2028.

Sean Captain é escritor em Nova York. Ele pode ser contatado em [email protected] .

traduzido do inglês por investnews