Aviões elétricos estão chegando:voos regionais poderão funcionar com baterias em alguns anos

Os aviões elétricos podem parecer futuristas, mas não estão tão longe assim, pelo menos em voos curtos.

Velis Electros de dois lugares já estão zumbindo silenciosamente pela Europa, hidroaviões elétricos estão sendo testados na Colúmbia Britânica e aviões maiores estão chegando. Air Canadá anunciado em setembroEm 15 de janeiro de 2022, compraria 30 aeronaves regionais elétricas-híbridas da sueca Heart Aerospace, que espera ter seu avião de 30 lugares em serviço até 2028.Analistas dos EUAO Laboratório Nacional de Energia Renovável observa que o primeiro híbrido elétrico de 50 a 70 lugares avião suburbano poderia estar pronto não muito depois disso.Na década de 2030, dizem eles, a aviação elétrica poderá realmente decolar.

Isso é importante para a gestão das alterações climáticas.Actualmente, cerca de 3% das emissões globais provêm da aviação e, com a expectativa de mais passageiros e voos à medida que a população se expande, a aviação poderá estar a produzir três a cinco vezes mais emissões de dióxido de carbono até 2050 do que antes da pandemia de COVID-19.

Engenheiro aeroespacial e professor assistente Gökçin Çınar desenvolve conceitos de aviação sustentável, incluindo aviões híbridos-elétricos e alternativas de combustível de hidrogênio, na Universidade de Michigan.Perguntámos-lhe sobre as principais formas de reduzir as emissões da aviação hoje e para onde estão a caminhar tecnologias como a eletrificação e o hidrogénio.

Por que a aviação é tão difícil de eletrificar?

As aeronaves são alguns dos veículos mais complexos que existem, mas o maior problema para eletrificá-las é o peso da bateria.

Se você tentasse eletrificar totalmente um 737 com as baterias atuais, teria que retirar todos os passageiros e carga e preencher esse espaço com baterias apenas para voar por menos de uma hora.

O combustível de aviação pode reter cerca de 50 vezes mais energia em comparação com as baterias por unidade de massa.Portanto, você pode ter 1 quilo de combustível de aviação ou 50 quilos de baterias.Para colmatar essa lacuna, precisamos de tornar as baterias de iões de lítio mais leves ou de desenvolver novas baterias que retenham mais energia.Novas baterias estão sendo desenvolvidas, mas ainda não estão prontas para aeronaves.

Um alternativa elétrica são híbridos.

Mesmo que não consigamos eletrificar totalmente um 737, podemos obter alguns benefícios no consumo de combustível das baterias dos jatos maiores, usando sistemas de propulsão híbridos.Estamos a tentar que isso aconteça a curto prazo, com uma meta 2030-2035 para aviões regionais mais pequenos.Quanto menos combustível for queimado durante o voo, menos emissões de gases de efeito estufa.

Como funciona a aviação híbrida para reduzir as emissões?

As aeronaves elétricas híbridas são semelhantes aos carros elétricos híbridos, pois usam uma combinação de baterias e combustíveis de aviação.O problema é que nenhuma outra indústria tem as limitações de peso que temos na indústria aeroespacial.

É por isso que temos que ser muito inteligentes sobre como e quanto estamos hibridizando o sistema de propulsão.

Usar baterias como auxiliar de energia durante a decolagem e subida são opções muito promissoras.Taxiar até a pista usando apenas energia elétrica também poderia economizar uma quantidade significativa de combustível e reduzir as emissões locais nos aeroportos.Há um ponto ideal entre o peso adicional da bateria e a quantidade de eletricidade que você pode usar para obter benefícios líquidos de combustível.Este problema de otimização está no centro da minha pesquisa.

Os híbridos ainda queimariam combustível durante o voo, mas poderia ser consideravelmente menor do que depender inteiramente de combustível de aviação.

Vejo a hibridização como uma opção de médio prazo para jatos maiores, mas uma solução de curto prazo para aeronaves regionais.

Para 2030 a 2035, estamos focados em turboélices híbridos, normalmente aeronaves regionais com 50 a 80 passageiros ou usadas para carga.Esses híbridos poderiam reduzir o uso de combustível em cerca de 10%.

Com os híbridos elétricos, as companhias aéreas também poderiam fazer mais uso dos aeroportos regionais, reduzindo o congestionamento e o tempo que aviões maiores passam parados na pista.

O que você espera ver no curto prazo com a aviação sustentável?

No curto prazo, veremos mais uso de combustíveis de aviação sustentáveis, ou SAF.Com os motores atuais, é possível despejar combustível de aviação sustentável no mesmo tanque de combustível e queimá-lo.Combustíveis feitos de milho, oleaginosas, algas e outras gorduras já estão sendo utilizadas.

Combustíveis de aviação sustentáveis ​​podem reduzir as emissões líquidas de dióxido de carbono de uma aeronave em cerca de 80%, mas a oferta é limitada e a utilização de mais biomassa como combustível poderia competir com a produção de alimentos e levar à desflorestação.

Uma segunda opção é utilizar combustíveis de aviação sintéticos sustentáveis, que envolvem a captura de carbono do ar ou de outros processos industriais e a sua síntese com hidrogénio.Mas esse é um processo complexo e caro e ainda não tem alta escala de produção.

As companhias aéreas também podem otimizar suas operações no curto prazo, como planejamento de rota para evitar voar em aviões quase vazios.Isso também pode reduzir as emissões.

O hidrogénio é uma opção para a aviação?

O combustível de hidrogênio já existe há muito tempo e quando é hidrogênio verde – produzido com água e eletrólise alimentada por energia renovável – não produz dióxido de carbono.Também pode reter mais energia por unidade de massa do que as baterias.

Existem duas maneiras de usar hidrogênio em um avião:seja no lugar do combustível de aviação normal em um motor, ou combinado com oxigênio para alimentar células de combustível de hidrogênio, que então geram eletricidade para alimentar a aeronave.

O problema é o volume – o gás hidrogênio ocupa muito espaço.É por isso que os engenheiros estão buscando métodos como mantê-lo muito frio para que possa ser armazenado como líquido até ser queimado como gás.Isto ainda ocupa mais espaço do que o combustível de aviação, e os tanques de armazenamento são pesados, portanto, como armazená-lo, manuseá-lo ou distribuí-lo nas aeronaves ainda está sendo elaborado.

A Airbus está fazendo muitas pesquisas sobre combustão de hidrogênio usando motores de turbina a gás modificados com plataforma A380, e com o objetivo de ter tecnologia madura até 2025.A companhia aérea australiana Rex espera começar testando um avião elétrico a hidrogênio de 34 assentos para saltos curtos nos próximos anos.

Devido à variedade de opções, vejo o hidrogénio como uma das tecnologias-chave para a aviação sustentável.

Serão estas tecnologias capazes de cumprir os objetivos da indústria da aviação para a redução de emissões?

O problema com as emissões da aviação não são os seus níveis actuais – é o receio de que as suas emissões aumentem rapidamente à medida que a procura aumenta.Até 2050, poderemos ver três a cinco vezes mais emissões de dióxido de carbono provenientes da aviação do que antes da pandemia.

O Organização Internacional da Aviação Civil, uma agência das Nações Unidas, geralmente define os objetivos da indústria, analisando o que é viável e como a aviação pode ultrapassar os limites.

Seu objetivo de longo prazo é reduzir as emissões líquidas de dióxido de carbono em 50% até 2050 em comparação com os níveis de 2005.Chegar lá exigirá uma combinação de diferentes tecnologias e otimização.Não sei se conseguiremos alcançá-lo até 2050, mas acredito que devemos fazer tudo o que estiver ao nosso alcance para tornar a aviação futura ambientalmente sustentável.