Desenvolvimento do Fraunhofer IISB no âmbito do programa Clean Aviation mira a aviação e sistemas híbridos com células a combustível de hidrogénio
O novo motor elétrico criado pelo Instituto Fraunhofer de Sistemas Integrados e Tecnologias de Dispositivos (Fraunhofer IISB) entrega 1000 cavalos de potência com apenas 94 kg, num conjunto com dimensões semelhantes às de um cilindro de gás de 12,5 kg. Com isso, o projeto atinge uma densidade de potência de 8 kW/kg - um valor muito acima do que é comum em motores para automóveis elétricos (2–4 kW/kg) e também superior ao de motores aeronáuticos avançados (5–6 kW/kg).
Desempenho e comparação de potência
Como referência, o Tesla Model S Plaid recorre a três motores para chegar a cerca de 1020 cavalos de potência, enquanto este motor alcança praticamente o mesmo patamar operando sozinho.
Outro ponto relevante é a capacidade de operar a aproximadamente 21 000 rpm.
Arquitetura: enrolamentos hairpin, mais cobre e maior robustez
Para chegar a esses números, o Fraunhofer IISB utiliza uma construção inovadora com quatro enrolamentos trifásicos do tipo hairpin. Em vez de um fio circular flexível, os condutores são feitos como barras rígidas de cobre, dobradas em formato de “grampo” (U). Essa abordagem permite acomodar mais cobre no mesmo volume, elevando a corrente e a potência; além disso, facilita a remoção de calor e melhora a resistência mecânica do conjunto.
Refrigeração direta por pulverização de óleo e compacidade
A gestão térmica é feita com refrigeração direta por pulverização de óleo, que remove o calor de forma eficiente. Isso permite que o motor trabalhe com níveis mais elevados de potência sem sobreaquecer. A configuração compacta é especialmente vantajosa para a aviação, onde massa e espaço disponível são fatores críticos.
Materiais e confiabilidade: aço NO15 de 0,15 mm e quatro secções independentes
Uma inovação adicional está no uso do aço NO15 com espessura de apenas 0,15 mm - aproximadamente metade do que se encontra na maioria dos motores elétricos. Essa laminação mais fina reduz correntes parasitas (vórtices), diminuindo o aquecimento e aumentando a eficiência, sobretudo em altas rotações.
O motor é dividido em quatro secções independentes, e cada uma conta com a sua própria bobinagem, inversor e sistema de controlo. Essa redundância aumenta a confiabilidade: se uma secção falhar, as demais continuam a operar - um atributo particularmente importante em aplicações aeronáuticas.
Projeto AMBER (Clean Aviation) e os desafios até a certificação
O desenvolvimento ocorreu dentro do projeto AMBER, ligado ao programa Clean Aviation da União Europeia, que procura viabilizar sistemas elétricos híbridos com células a combustível de hidrogénio para aeronaves regionais. A meta do projeto é reduzir as emissões de dióxido de carbono na aviação em, no mínimo, 30% em relação aos níveis de 2020.
Também participam do programa a Avio Aero, com o motor turboélice Catalyst, e a GE Aerospace. Ainda assim, o Fraunhofer IISB desenvolveu o motor integralmente, desde o conceito até a validação, seguindo normas aeronáuticas.
Embora um motor de 94 kg com 1000 cavalos de potência seja impressionante, levar um protótipo de laboratório até um equipamento aeronáutico certificado continua a ser um desafio complexo. Além disso, permanece em aberto se as células a combustível de hidrogénio conseguirão garantir operação confiável em rotas regionais.
Mesmo assim, num setor em que os avanços costumam ser medidos em décadas, este motor representa uma conquista de engenharia significativa.
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