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Apesar de viagens de longo alcance ainda serem operadas por motores a combustão em um futuro próximo, há muito potencial para viagens aéreas de curto e médio alcance serem realizadas por veículos limpos, seguros e silenciosos com menores custos de operação e manutenção.
Quais são os diferentes tipos de aeronaves elétricas emergindo no mercado? Existem três tipos, reconhecidos por sua sigla em inglês; eVTOL, eSTOL e eCTOL. Abaixo, explicamos suas diferenças, escopo e principais características.
eVTOL
As aeronaves de Decolagem e Pouso vertical (eVTOL), provavelmente são o tipo mais conhecido dentre as opções. Elas têm capacidade de pousar e decolar verticalmente, assim como helicópteros convencionais, tornando-os um veículo propício para ambientes urbanos com pouco espaço para manobras. A diversidade de desenhos é o que separa os eVTOLs dos outros dois tipos de aeronaves, com modelos de asa fixa e rotativa. Atualmente é possível encontrar quatro arquétipos diferentes.
O design do tipo Multicopter é simples e eficiente, embora não tenha asas, seu alcance é menor. Portanto, seu consumo de energia é maior devido à necessidade de compensar essa ineficiência.
O segundo projeto é o Lift & Cruise, que é a combinação do design do Multicopter para decolagens e pousos verticais, com o de uma aeronave convencional durante o voo. As vantagens de ambas as arquiteturas são maximizadas. No entanto, um dos seus principais desafios é o ruído emitido pelo tipo de rotor utilizado.
Existem outros projetos, como o Tilt Wing e Tilt Rotor, que são capazes de minimizar o impacto do ruído graças ao uso de múltiplas hélices de rotação lenta e aberta. A desvantagem é a necessidade de instalar motores elétricos mais pesados de alto torque, interferindo um pouco no design geral.
Podemos encontrar também no mercado o arquétipo chamado Deducted Vector Thrust. Este projeto utiliza dutos de ventilador nas mesmas asas fixas, controlados por um motor elétrico para operação vertical e horizontal, utilizando o conceito de propulsão elétrica distribuída (DEP). Este sistema é eficiente, mais silencioso e está assumindo a liderança nos projetos eVTOL de última geração.
Por fim, um design que se destaca por seus baixos níveis de ruído é o chamado Slow Rotor Compound, no qual o rotor principal da aeronave é desacelerado para produzir menos resistência com o ar, eliminando quase todo o ruído emitido. É comum que essas aeronaves tenham um rotor principal e asas fixas, aumentando a segurança e eficiência em decolagens e pousos verticais.
As empresas líderes em torno da fabricação desse tipo de aeronave são vários, entre os quais podemos destacar, a Eve, Jaunt Air Mobility, Vertical Aerospace, Lilium, Joby e eHang. Um grande número de especialistas falam do potencial desse tipo de aeronave em todo o mundo e da importância que cada uma teria na mobilidade aérea urbana, especialmente de curto alcance.
eSTOL
Os chamados veículos elétricos de decolagem e pouso curto (eSTOL) têm como principal diferença do eVTOL sua menor exigência de energia para decolar e pousar. Por serem de asa fixa, os motores são usados somente para empurrar a aeronave para a frente, sem afetar decolagens ou pousos verticais. Em outras palavras, uma aeronave eSTOL requer menos energia para decolar e pousar, podendo armazenar mais carga do que um eVTOL de peso e tamanho semelhantes.
Além disso, os eSTOLs não exigem pistas para decolar ou pousar, já que podem fazê-lo verticalmente, necessitando de aproximidamente 30-50 metros, semelhantes a um helicóptero convencional. Quanto ao seu design, o mais recente em inovação é o chamado Tecnologia Blown Lift, uma técnica aerodinâmica que “engana” a ala ao parecer maior do que realmente é, alcançando decolagens e pousos em poucos metros.
Os líderes em fabricação do eSTOL são a Electra e a Airflow, ambas com tecnologia patenteada e, até mesmo no caso da Electra, com a recente aquisição de um contrato da NASA para o desenvolvimento de seu Blown Lift Technology. Por sua vez, a Airflow também possui sua própria tecnologia denominada Electric Blown Wind Technology, seguindo princípios semelhantes de seu concorrente, porém visando aeronaves maiores com foco em operações comerciais.
eCTOL
As aeronaves elétricas convencionais de decolagem e pouso (eCTOL) são semelhantes ao eSTOL, mas são diferentes em desempenho. O design do eCTOL leva em consideração aeronaves atuais, como o conhecido Cessna Grand Caravan ou o hidrofólio DHC-2 da Havilland Canadá, alimentado inteiramente por motores elétricos. De certa forma, é uma proposta mais simples, já que não há necessidade novos projetos, porém com o desafio de criar motores eficientes o suficiente para converter as atuais aeronaves a combustão em elétricas.
As principais empresas deste tipo de aeronaves são a MagniX e Ampaire. Na verdade, as aeronaves mencionadas acima foram todas testadas pela MagniX, que certamente lidera a eletrificação de aeronaves. Já a Ampaire está realizando testes com Cessna 337 e estuda converter a Twin Otter da Havilland em uma aeronave de propulsão híbrida, apelidada por eles de Eco Otter SX. Vários outros fabricantes de aeronaves anunciaram seus planos para o desenvolvimento de aeronaves eCTOL. Isso inclui Tecnam, Embraer e Pipistrel.
Tipos de Energia/ Combustível
A aviação está mudando assim como as expectativas de seus usuários. Além da necessidade de usar combustíveis verdes com o objetivo de reduzir a emissão de carbono, aumentar a eficiência, especificamente em translados urbanos e de curto alcance, serão sem dúvidas os próximos passos na evolução da aviação global..
Embora não haja incerteza de que hoje possuímos tecnologia disponível para eletrificar a aviação global, ainda existem vários desafios em torno de sua eficiência e armazenamento. As baterias são pesadas, e o peso, na aviação, é algo crítico. Atualmente dispomos de três opções, duas concretas e uma com bastante potencial, mas com dilemas em torno de sua aplicação em grande escala.
Elétrica
Este tipo de energia exige que as baterias das aeronaves sejam consideravelmente carregadas e com o menor peso possível para uma operação eficiente. Estima-se que ainda estamos a pelo menos uma década de atingir sua aplicação massiva, principalmente devido ao longo tempo de carregamento e à necessidade de investir em estações para a recarga. Aeronaves elétricas serão uma ótima escolha para viagens de curta distância e translados urbanos. Atualmente, os fabricantes de eVTOLs e eSTOLs possuem uma faixa de cerca de 100 NM, ou 40-50 minutos de viagens, utilizando motor 100% elétrico.
Híbrida
Hoje, é a combinação mais próxima de “decolar”. Os principais modelos utilizam geradores que são alimentados pelo combustível a jato tipo A1, além de ter a possibilidade de operar a aeronave eletricamente. Hoje é a melhor opção devido à sua disponibilidade e infraestrutura existente, podendo servir como o primeiro passo para a eletrificação total da aviação. Ela pode ser uma boa opção para as aeronaves de médio alcance, em que a decolagem e pouso poderá ser feita no modo elétrico e para a operação do tipo cruzeiro, é utilizado o combustível convencional.
Uma aeronave convencional, como a Caravan, equipada com um motor híbrido poderá usar suas baterias elétricas por até 1 hora, reduzindo os custos de combustível em pelo menos 25%. De acordo com documentos internos compartilhados conosco, no futuro, à medida que a capacidade das baterias aumentar, ela irá sair da faixa atual de 100 NM podendo atingir até 300 NM.
Hidrogênio
A eterna promessa da energia do futuro aparentemente terá que continuar esperando. De fato, em termos de venda de carros, onde há mais informações e dados, a aquisição de modelos elétricos ultrapassa 500 a 1 em relação à venda de carros movidos a hidrogênio. O hidrogênio ainda é muito caro, tem altos custos operacionais e uma oferta instável no mercado. O mesmo vale para futuras aeronaves de mobilidade urbana. Há também dúvidas sobre o quão limpa é esse tipo de energia e alguns dilemas sobre sua capacidade de armazenamento.
Lançamento de Mercado
Quão perto essas aeronaves estão de penetrar nos mercados atuais? Bem, a SMG Consulting criou um índice chamado Advanced Air Mobility Index (ARI), que mostra o quão perto cada empresa está de lançar no mercado. No infográfico abaixo, você pode ver várias das fabricantes e quão perto elas estariam de iniciar sua comercialização, com a Joby Aviation liderando o caminho.
O ARI é uma ferramenta de pontuação, baseada em uma fórmula patenteada que usa informações publicamente disponíveis, assim como conhecimento de especialistas. Ela ajuda a avaliar o progresso dos fabricantes para a entrega de um produto certificado em larga escala de produção. Embora 14 empresas sejam avaliadas, a ferramenta é regularmente atualizada para incluir novos nomes, bem como quaisquer novas informações sobre as empresas já existentes.
A ferramenta é baseada em cinco elementos: a equipe que administra a empresa, financiamento recebido, prontidão tecnológica de seus veículos, o progresso da certificação dos mesmos e a preparação da produção para a fabricação em larga escala.
Conclusão
Na Flapper acreditamos que o futuro da mobilidade aérea é realmente brilhante. Por essa razão, fizemos parcerias com os principais players do mercado mundial, como Eve, Electra Jaunt Air Mobility e MagniX. Temos em mente que podemos contribuir com nossos “grãos de areia” para promover uma aviação geral mais sustentável, limpa e segura.
Acreditamos também que a América Latina tem muito potencial para a implementação, a curto prazo dessas tecnologias. Vários centros urbanos se beneficiariam muito de aeronaves do tipo eVTOL, eSTOL e até mesmo eCTOL. Cidades como São Paulo, Bogotá e Santiago do Chile, possuem alta densidade populacional, com isso há necessidade de transportes dentro de seus centros urbanos mais eficientes.