Novo recorde de densidade de potência: motor elétrico de 94 kg produz 1000 cv.

Desenvolvimento da Fraunhofer IISB no âmbito do Clean Aviation mira a aviação e os sistemas híbridos com células de combustível de hidrogénio

O novo motor elétrico criado pelo Instituto Fraunhofer de Sistemas Integrados e Tecnologia de Dispositivos (Fraunhofer IISB) consegue fornecer 1 000 cv com apenas 94 kg de massa e dimensões comparáveis às de uma botija de gás de 12,5 kg. Este motor atinge uma densidade de potência de 8 kW por quilograma, um valor muito acima dos motores típicos para veículos elétricos (2–4 kW/kg) e até dos motores aeronáuticos mais avançados (5–6 kW/kg).

Para chegar a estas características, foi adotada uma arquitetura inovadora com quatro enrolamentos trifásicos do tipo hairpin, em que os condutores não são fios redondos flexíveis, mas barras de cobre rígidas, dobradas em forma de U. Esta solução permite colocar mais cobre no mesmo volume, o que aumenta a corrente e a potência, ao mesmo tempo que melhora a refrigeração e a resistência mecânica.

A refrigeração direta por pulverização de óleo remove o calor de forma eficiente, permitindo ao motor operar a níveis de potência mais elevados sem sobreaquecimento. O facto de ser tão compacto torna-o particularmente indicado para a aviação, onde espaço e peso são fatores críticos.

Para referência, o Tesla Model S Plaid utiliza três motores para atingir cerca de 1 020 cv, ao passo que este motor chega a praticamente o mesmo resultado por si só.

Outra inovação relevante é o uso de aço NO15 com apenas 0,15 mm de espessura, cerca de metade da espessura encontrada na maioria dos motores elétricos. O aço mais fino reduz as correntes parasitas, diminui o aquecimento e melhora a eficiência, sobretudo a velocidades elevadas. O novo motor consegue operar a cerca de 21 000 rpm.

O motor é composto por quatro secções independentes, cada uma com o seu próprio enrolamento, inversor e sistema de controlo. Isto assegura uma grande fiabilidade: se uma secção falhar, as restantes continuam a funcionar, algo particularmente importante na aviação.

O desenvolvimento decorreu no âmbito do projeto AMBER, inserido no programa Clean Aviation da União Europeia, que visa criar sistemas elétricos híbridos com células de combustível de hidrogénio para aeronaves regionais. A meta do projeto é reduzir as emissões de dióxido de carbono na aviação em, pelo menos, 30% face aos níveis de 2020. No projeto participam também a Avio Aero, com o turbopropulsor Catalyst, e a GE Aerospace, embora a Fraunhofer IISB tenha desenvolvido o motor integralmente, do conceito à validação, em conformidade com as normas aeronáuticas.

Apesar de um motor de 94 kg e 1 000 cv ser impressionante, a passagem de um protótipo de laboratório para equipamento aeronáutico certificado continua a ser um desafio complexo. Além disso, permanece em aberto a questão de saber se as células de combustível de hidrogénio conseguirão assegurar um funcionamento fiável em rotas regionais.

Ainda assim, para um setor em que o progresso é medido ao longo de décadas, este motor representa uma conquista de engenharia significativa.