Motor elétrico de 94 kg produz 1000 cv em Novo recorde de densidade de potência

Разработка Fraunhofer IISB в рамках программы Clean Aviation нацелена на авиацию и гибридные системы с водородными топливными элементами

Em aviação, cada quilo e cada centímetro contam - e é por isso que este novo motor chama a atenção. O Instituto Fraunhofer para Sistemas Integrados e Tecnologias de Dispositivos (Fraunhofer IISB) apresentou um motor elétrico capaz de debitar 1000 cv com apenas 94 kg, num volume comparável ao de uma botija de gás de 12,5 kg. O resultado é uma densidade de potência de 8 kW/kg, bem acima do que se vê normalmente em motores de automóveis elétricos (2–4 kW/kg) e até superior aos motores aeronáuticos mais avançados (5–6 kW/kg).

Para chegar a estes números, a equipa recorreu a uma arquitetura pouco comum: quatro enrolamentos trifásicos do tipo hairpin. Em vez do fio redondo flexível, usam-se barras rígidas de cobre dobradas em “gancho” (em U), o que permite colocar mais cobre no mesmo espaço - aumentando a corrente e a potência - e, ao mesmo tempo, favorecendo a refrigeração e a robustez mecânica.

A refrigeração direta por pulverização de óleo remove o calor de forma eficiente, permitindo operar a potências mais elevadas sem sobreaquecimento. E como o conjunto é muito compacto, torna-se especialmente interessante para a aviação, onde espaço e massa são fatores críticos.

Para comparação, o Tesla Model S Plaid recorre a três motores para atingir cerca de 1020 cv, enquanto este motor chega muito perto desse valor sozinho.

Outra inovação relevante é o uso de aço NO15 com apenas 0,15 mm de espessura - aproximadamente metade do que é habitual na maioria dos motores elétricos. Ao ser mais fino, reduz as correntes parasitas (vórtices), diminuindo o aquecimento e melhorando a eficiência, sobretudo a altas rotações. Este novo motor consegue trabalhar a cerca de 21 000 rpm.

O motor está dividido em quatro secções independentes, cada uma com o seu próprio enrolamento, inversor e sistema de controlo. Isto aumenta a fiabilidade: se uma secção falhar, as restantes continuam a funcionar - um ponto particularmente importante em aplicações aeronáuticas.

O desenvolvimento foi feito no âmbito do projeto AMBER, integrado no programa Clean Aviation da União Europeia, que procura criar sistemas híbridos elétricos com células de combustível a hidrogénio para aviões regionais. O objetivo do projeto é reduzir as emissões de CO₂ na aviação em, pelo menos, 30% face aos níveis de 2020. Participam também a Avio Aero com o turbo-hélice Catalyst e a GE Aerospace, mas o Fraunhofer IISB desenvolveu integralmente o motor, do conceito à validação, seguindo normas aeronáuticas.

Apesar de um motor de 94 kg e 1000 cv impressionar, a passagem de um protótipo de laboratório para equipamento aeronáutico certificado continua a ser um desafio complexo. Além disso, mantém-se em aberto a questão de saber se as células de combustível a hidrogénio conseguirão garantir operação fiável em rotas regionais.

Ainda assim, numa indústria em que a evolução costuma ser medida em décadas, este motor representa um avanço de engenharia muito significativo.