Por que os aviões elétricos ainda não existem?

Como poderia ser um futuro com aviões elétricos? Bilhetes de US $25, aeroportos mais silenciosos ou pistas ainda mais curtas. As empresas têm apostado em aviões movidos a bateria para um futuro mais limpo. Mas, embora os aviões elétricos existam desde os anos 1970, eles não decolam de verdade. Então, o que os mantém com os pés no chão?

No final dos anos 1800, dois oficiais do exército francês fizeram experiências com eletricidade para impulsionar um dirigível, mas tiveram problemas quando a bateria simplesmente não conseguia manter energia suficiente. Isso se tornaria um problema recorrente nos próximos 100 anos.

Quando as baterias de níquel-cádmio foram inventadas, o primeiro voo com motor elétrico decolou, mas durou menos de 15 minutos.

Então, na década de 1980, as baterias de íon de lítio foram inventadas. Eles poderiam armazenar mais energia do que nunca, levando a aviões como o Solar Impulse 2. A partir de 2015, a aeronave movida a energia solar passou 16 meses voando ao redor do mundo, exceto que voou a uma velocidade média de 28 a 34 mph.

Solar Impulse 2 faz parte de um movimento nos últimos anos para desenvolver energias alternativas, especialmente quando as pessoas e governos começaram a perceber o quão ruim era para o meio ambiente. A indústria da aviação emitiu cerca de 1 bilhão de toneladas de CO2 em 2019. Isso representa cerca de 2,5% das emissões globais. Pode não parecer muito, mas é quase tanto quanto todo o continente da América do Sul emite em um ano.

Kevin Noertker: Precisamos fazer mudanças no setor, e a eletrificação é uma das grandes tendências que, com sorte, reduzirá esse fardo.

Narrador: Os aviões elétricos estão na mente das pessoas há algum tempo, mas dois grandes problemas são manter a eletricidade aterrada. Primeiro, a tecnologia não está totalmente pronta.

Quando você está tentando tirar um avião elétrico do solo, você quer uma bateria que tenha muita força em um pequeno pacote, mas ...

Carolina Anderson: As baterias não são tão eficientes quanto a gasolina e provavelmente não o serão por um tempo.

Narrador: a eficiência de uma bateria, ou capacidade de manter a energia, é medida em energia específica. No momento, mesmo as melhores baterias têm uma energia específica de apenas 250 watts-hora por quilograma, mas temos que chegar mais perto de 800 para realmente começar a voar, e isso ainda não é nada comparado à energia específica do combustível de aviação, que é quase 12.000 watts -horas por quilograma.

Pense nisso como aqueles computadores dos anos 80. Eles eram enormes, mas muito menos poderosos do que os elegantes que temos hoje. Agora, as baterias são como aqueles computadores dos anos 80. Eles não são tão poderosos quanto deveriam ser, e não são apenas grandes, eles também são pesados.

Portanto, se você quiser adicionar mais potência a um avião, precisará de uma bateria maior e, para que o avião voe apesar do peso, precisará de uma bateria ainda maior, mais potente, mas isso significa mais peso. E então você precisará de uma bateria ainda maior para compensar esse peso. Oh, você entendeu.

Mas mesmo que os engenheiros projetem um avião contornando as deficiências na tecnologia de baterias, eles terão que enfrentar o segundo obstáculo da indústria, a certificação. Nos Estados Unidos, isso significa obter permissão da Federal Aviation Administration para testar e pilotar um avião elétrico. As empresas precisam provar que cada centímetro de suas aeronaves é seguro, passando por uma série de testes, um dos quais é garantir que as células da bateria não pegam fogo.

Roei Ganzarski: Se algo der errado, você não pode parar. Você não pode puxar para o lado da estrada. Só há um lugar para o avião ir. E, portanto, a rigidez regulamentar é muito maior, os requisitos de confiabilidade, redundância e segurança são muito maiores por um bom motivo. Você não tem substituto.

Narrador: A FAA alterou suas regras em 2016 para permitir sistemas de propulsão elétrica em aviões construídos para até 19 passageiros. O verdadeiro problema, porém, é que a certificação, mesmo com essas alterações, leva anos, então as empresas se tornaram criativas. Eles começaram a reformar aviões antigos para obter a certificação mais rapidamente.

Ganzarski: Você está retirando todo o motor antigo, devorador de gasolina e gerador de emissões, e seu sistema de combustível, e substituindo esse espaço e peso por um sistema de propulsão elétrica.

Narrador: O retrofit ocorreu em fases. A primeira fase foi da empresa eslovena Pipistrel. Ela criou o primeiro avião de dois lugares totalmente elétrico do mundo em 2007, colocando um motor elétrico em um planador.

Tine Tomažič: Os planadores são seguros para voar por definição, mesmo sem um motor funcionando, então fomos capazes de experimentar sem colocar ninguém em risco ou causar danos a ninguém.

Narrador: Hoje, esses aviões são usados ​​para treinamento de pilotos.

A segunda fase: um híbrido. A empresa Ampaire de Los Angeles substituiu um dos dois motores de um Cessna 1973 por um elétrico. A Ampaire espera que seu novo avião, o Enguia Elétrica, seja certificado para voos comerciais até 2021.

E, finalmente, em Vancouver, o fabricante de motores elétricos MagniX e a companhia aérea Harbour Air, com sede em Vancouver, pilotaram um avião de 62 anos reformado. Um voo de teste de 15 minutos em dezembro de 2019 tornou-se o primeiro avião comercial totalmente elétrico do mundo a voar. Provou que a eletricidade poderia realmente decolar. A meta das duas empresas agora é eletrificar o restante da frota da Harbor Air, de mais de 40 hidroaviões, e certificá-la até o final de 2021.

Portanto, o retrofit parece perfeito. O problema, porém, é que isso limita o objetivo para o qual a estrutura plana já foi construída, então, se o motor original tiver, digamos, 1.000 libras e você o remova, então ...

Ganzarski: Só tenho 1.000 libras para colocar de volta, certo? Não consigo tornar o pacote total mais pesado.

Narrador: Os motores elétricos são menores e mais leves do que os a gás, mas lembre-se de que essas baterias são pesadas.

Ganzarski: Então você perde alcance porque as baterias, para a mesma quantidade de energia, são muito mais pesadas do que o combustível.

Narrador: Enquanto Harbor Air e MagniX calculavam o equilíbrio de peso em seu avião, o alcance foi atingido. Seu avião elétrico pode percorrer mais de 160 quilômetros, um pouco menos que a distância de Seattle e Vancouver, mas para que os aviões elétricos tenham sucesso a longo prazo, eles terão que ir mais longe.

A empresa israelense Eviation pode ter uma solução. Em vez de reformar um avião antigo, seus engenheiros construíram um avião do zero. O avião de nove lugares, Alice, foi projetado em torno da bateria para reduzir o peso.

Omer Bar-Yohay: Essa bateria está literalmente em todo o lugar. Está sob o chão, está nas asas, é a fuselagem em diferentes locais.

Narrador: Alice, em teoria, poderia voar até 650 milhas, aproximadamente um voo de Las Vegas a Denver, mas como foi construído do zero, obter seu certificado está demorando mais.

Bar-Yohay: Estamos muito confiantes de que testamos o avião em voo no início de 2020 e acreditamos que a partir desse ponto o processo de certificação levará cerca de dois anos.

Narrador: Cada avião elétrico em desenvolvimento é diferente, mas todos eles têm uma coisa em comum: eles procuram voos abaixo de 500 milhas. E embora possa não parecer uma distância impressionante, esses aviões elétricos de curto alcance podem resolver um grande problema em viagens.

Em 2018, um pouco menos da metade de todas as passagens aéreas vendidas globalmente eram para voos abaixo de 500 milhas, mas em vez de usar aviões pequenos e eficientes projetados para essas rotas mais curtas, frequentemente usamos aviões caros construídos para voar milhares de milhas. Esses aviões são mais eficientes se forem capazes de cruzar por um longo período de tempo, mas em um vôo de 50 minutos, esses aviões sobem e descem imediatamente. Atualmente, um voo de 109 milhas de Los Angeles a San Diego emite cerca de 110 libras de CO2.

Bar-Yohay: Para uma pessoa com conhecimento técnico, isso é uma loucura, porque estamos usando as ferramentas erradas para o trabalho.

Narrador: Nas últimas quatro décadas, voar regional com jatos comerciais tornou-se tão caro para as companhias aéreas dos Estados Unidos, Europa e Austrália que começaram a interromper os voos para aeroportos regionais. Hoje, das 20.000 pistas aprovadas pela FAA nos Estados Unidos, apenas 2,5% estão ativas.

Os aeroportos regionais restantes estão operando com prejuízo ou até falindo, mas aviões elétricos podem resolver, e já existe uma infraestrutura para eles. Omer diz que 11.000 dessas 20.000 pistas nos Estados Unidos poderiam suportar um avião elétrico, o que é muito mais barato de operar. Alice poderia economizar cerca de US $800 por hora de voo em comparação com um avião turboélice normal.

Noertker: É um aumento de dez vezes no número de destinos potenciais, ao mesmo tempo que não representa os encargos significativos para as comunidades de ruído e poluição.

Narrador: Quanto ao futuro distante, a aviação elétrica poderia vir em todos os tipos de formas. O Uber já está trabalhando em um veículo elétrico de decolagem e pouso vertical, ou eVTOL, que pode buscá-lo em sua casa e levá-lo a um aeroporto. Mesmo grandes players como Airbus, Boeing e Rolls-Royce estão apostando nesse futuro.

Tomažič: Iniciamos uma jornada que é semelhante a engatinhar, caminhar, correr, pular. Estamos agora na fase de caminhada. A parte ativa serão os aviões elétricos maiores voando por distâncias mais longas, e os grandes saltos, chegando em uma década ou mais, serão o segmento eVTOL, que consiste em decolagem vertical e pouso de máquinas movidas a eletricidade que efetivamente decolam e pousam onde queremos eles, trazendo os aeroportos para as pessoas.

Narrador: Todos com quem conversamos disseram que ainda faltam 15 anos, e agora que um avião elétrico provou ser bem-sucedido, os profissionais da indústria estão esperançosos de que o investimento no desenvolvimento de baterias comece a acontecer. loop de peso de que estávamos falando, vamos precisar de baterias mais eficientes para os aviões elétricos realmente decolarem.

Bar-Yohay: A questão é: quando isso faz sentido do ponto de vista econômico e quem tem os muitos bilhões necessários para lançar um produto como esse no mercado em 15 anos? Então, qual é o futuro? Absolutamente.

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