Startup vê o futuro da célula de combustível para a aviação regional
Uma startup dos EUA / Reino Unido está buscando o uso de células a combustível de hidrogênio como uma possível resposta para a aviação regional sustentável. A ZeroAvia está desenvolvendo um trem de força que espera oferecer como um motor opcional para a nova geração de aviões regionais de 19 lugares, com o objetivo de pilotar os clientes nos primeiros vôos de emissão zero em 2022.
O objetivo é fornecer propulsão verde com o mesmo desempenho de um motor de aeronave convencional e custos operacionais muito mais baixos.
A empresa é liderada pelo empresário de tecnologia verde Valery Miftakhov, que anteriormente estabeleceu a empresa de carregamento de veículos elétricos eMotorWerks. A equipe de liderança inclui pessoas da Tesla, BMW, Nvidia, Zee Aero e Air Liquide.
ZeroAvia planejando 300 mihas em vôo de resistência no início de 2020
Instalações de produção de hidrogênio podem ser instaladas em aeroportos e usar energia renovável
A ZeroAvia já está testando uma aeronave leve modificada Piper Malibu Mirage na Califórnia com o motor a pistão substituído por um par de motores elétricos de 130 kW. A energia foi inicialmente fornecida por baterias, que agora estão sendo substituídas por células de combustível que usam gás de hidrogênio comprimido.
Dos vôos iniciais que atingiram até 20 milhas, a ZeroAvia está mirando em 300 milhas em vôo de resistência no primeiro semestre de 2020, possibilitado pelo uso de tanques de hidrogênio montados em cima da asa da aeronave.
"Também será mais econômico do que os motores de turbina convencionais, ou até mesmo os sistemas baseados em bateria, com base no custo total", diz Miftakhov.
A ZeroAvia alega que o custo operacional de sua aeronave movida a célula de combustível será quase a metade do custo de uma aeronave de turbina convencional, devido aos menores custos de energia, maior eficiência do trem de força e custos de manutenção reduzidos.
A idéia de usar células de combustível para aeronaves não é nova, mas traz desafios em termos de armazenamento e segurança do hidrogênio e custo das células de combustível. Mas Miftakhov diz que esses obstáculos estão sendo superados rapidamente graças às novas tecnologias e ao aumento do uso de células de combustível no setor automotivo.
"Nossa abordagem é o gás comprimido", diz ele. “Pensamos em armazenamento de líquidos, mas decidimos não usá-lo no produto inicial, já que a tecnologia não é tão madura quanto o armazenamento de gás comprimido do ponto de vista de segurança móvel.” Milhares de veículos que utilizam células de combustível já operam com segurança no lugar, diz ele, acrescentando que a robustez estrutural dos tanques de hidrogênio comprimido já é “muito mais alta” do que a dos tanques de combustível de aviação padrão. “A integridade [dos tanques de gasolina] é tão alta que eles provavelmente serão a última coisa a ser danificada”, diz ele.
Outro desafio com as células de combustível é que elas geralmente são mais eficientes e eficazes quando produzem energia constante. Isso é aceitável para uma aeronave em cruzeiro, mas menos para os perfis de voo, como decolagem e subida, quando são necessárias saídas de energia mais altas. Miftakhov diz que a empresa teve que ser "criativa" para superar esse obstáculo, insistindo que as baterias não serão usadas para fornecer energia adicional durante esses perfis.
Dois motores elétricos substituem o motor a pistão no Piper Malibu da ZeroAvia. Crédito: ZeroAvia
Ele acrescenta que seus engenheiros também estão estudando velocidades de rotação mais baixas da hélice durante a decolagem. Em um mundo onde a revolução do voo elétrico se concentrou na tecnologia de baterias, existe um ceticismo saudável sobre a sustentabilidade e o custo da tecnologia de célula de combustível. O custo das células de combustível hoje, diz Miftakhov, “[é] dominado pelo fato de que ainda há tão poucas delas e as pessoas estão tentando recuperar os custos de P & D. . . . Mas não há razão fundamental para que eles sejam caros ”.
Ele diz que um pacote de célula de combustível capaz de produzir 150 kW pesa cerca de 50 kg (110 lb.), mas uma bateria que produz a mesma quantidade de energia pode pesar centenas de quilos. Além disso, as células de combustível são em grande parte feitas de “materiais de base”, com a exceção do uso de platina como catalisador, embora ele observe que a quantidade de platina usada “está reduzindo o tempo todo”.
Além disso, a tecnologia está permitindo que algumas pilhas de células de combustível tenham uma capacidade de 10.000 a 20.000 horas de vida útil, muito mais do que algumas baterias de geração atual, que se degradam com os ciclos de carregamento.
O trabalho da ZeroAvia também examinará os requisitos regulatórios e de manutenção para o uso da aviação de células de combustível, bem como a infraestrutura necessária para suportar o reabastecimento de hidrogênio nos aeroportos. Miftakhov acredita que fornecer uma infra-estrutura de aviação para reabastecimento de hidrogênio será significativamente mais fácil do que fornecer um para veículos pessoais. Um número menor e conhecido de locais que exigem grandes quantidades de hidrogênio poderia justificar a localização de instalações de produção de hidrogênio nos aeroportos, com energia para o processo fornecido por fontes renováveis, como solar, eólica ou hidrelétrica.
Miftakhov diz que a aviação regional e aeronaves com 19 assentos ou menos foram escolhidas como foco do trabalho da ZeroAvia, pois representam quase 50% das partidas mundiais. Além disso, 19 assentos é um “número mágico” de uma perspectiva regulatória, observa ele. Aeronaves com 19 ou menos assentos podem ser certificadas sob os regulamentos da Parte 23, em vez de regras da Parte 25 da categoria de transporte. Retrofit do trem de força em aeronaves existentes será possível, embora com "algum esforço", diz ele.
A ZeroAvia alugará o sistema de transmissão de células de combustível para os clientes e fornecerá combustível e manutenção como parte de seu modelo de energia por hora, no qual os clientes pagam apenas pelas horas em que usam o trem de força.
Fonte: Tony Osborne | Aviation Week & Space Technologyn 14 ago 2019