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Pesquisadores do Centro de Pesquisa Automotiva da Universidade do Estado de Ohio criaram novos modelos de computador para prever a vida útil e o desempenho de baterias que poderiam alimentar alguns aviões de passageiros - um passo em frente para um produto mais limpo, viagens aéreas mais eficientes.
Os modelos mostram que adicionar baterias de íon-lítio a um avião regional poderia reduzir as necessidades de combustível desse avião em até 20 por cento, disseram os pesquisadores.
A equipe apresentou as descobertas na semana passada no Simpósio de Tecnologias de Aeronaves Elétricas do Instituto Americano de Aeronáutica e Astronáutica em Indianápolis.
"Estamos trabalhando em maneiras de tornar as viagens aéreas menos intensivas em carbono, "disse Marcello Canova, co-apresentador e professor associado de engenharia mecânica e aeroespacial no estado de Ohio. "Baterias de íon-lítio, incluindo a tecnologia que está disponível comercialmente hoje, parecem ser uma opção promissora. "
A pesquisa é conduzida no âmbito do programa University Leadership Initiative da NASA, e se concentra na avaliação das compensações entre economia de combustível e o tamanho da bateria, peso e custos, ao mesmo tempo que inclui o impacto do carbono da eletricidade necessária para recarregar a bateria. Os modelos e ferramentas desenvolvidos foram um esforço conjunto entre pesquisadores do Estado de Ohio e do Instituto de Tecnologia da Geórgia, e pode ajudar os projetistas de aviões e baterias de aviões a entender melhor como o projeto de uma aeronave afeta sua capacidade de ser alimentado por uma bateria.
Em projetos preliminares, os pesquisadores se concentraram em baterias de íon-lítio que poderiam complementar a potência produzida pelos motores de um jato regional - um viajando 600 milhas ou menos, transportando 50 a 100 passageiros.
Seu modelo mostrou em testes que uma bateria tem a capacidade de alimentar cerca de 30 por cento da energia total necessária para um avião subir até a altitude de cruzeiro, e cerca de 20 por cento da potência necessária para cruzeiro.
Isso poderia reduzir os níveis de dióxido de carbono - um dos principais motores das mudanças climáticas - que os aviões contribuem para a atmosfera. As viagens aéreas contribuem com cerca de 2 por cento do dióxido de carbono que os humanos colocam na atmosfera da Terra, de acordo com o Grupo de Ação de Transporte Aéreo. Esta equipe de pesquisa, liderado pelo estado de Ohio e quatro outras universidades, foi financiado pela NASA para encontrar novos, maneiras menos intensivas em carbono de impulsionar as viagens aéreas.
"Nossa equipe está se concentrando na avaliação da viabilidade e economia da introdução de baterias de íon-lítio para viagens aéreas, "Canova disse." E estamos trabalhando em maneiras de tornar isso seguro e confiável. "
Seu trabalho também considera como tornar as baterias para viagens aéreas mais eficientes. As baterias que movem automóveis são diferentes daquelas que ajudam a mover aviões, Canova disse:as baterias dos aviões devem obedecer a um peso mais restrito, segurança, padrões de durabilidade e confiabilidade.
Mas as baterias se deterioram com o uso, oferecendo menos potência ao longo do tempo e diminuindo o alcance que um avião pode viajar. Essa deterioração também significa menos energia disponível para ajudar um avião a acelerar e atingir sua velocidade máxima. A temperatura afeta as baterias, também.
Para estabelecer as bases para uma bateria melhor, Canova disse, a equipe construiu um modelo de computador de uma bateria eletrotérmica e adicionou um algoritmo que simulava os efeitos do tempo e do uso das baterias. Em seguida, eles testaram para ver o desempenho do modelo após o uso repetido e sob várias temperaturas.
A equipe planejou que a bateria fosse usada em seis voos por dia, e calculou a potência necessária para a decolagem, escalando, cruzeiro, pouso e taxiamento para a pista. Eles reservaram uma hora entre os voos para carregar a bateria, e assumiu que o pacote poderia ser usado por dois anos, 24 horas por dia, sete dias por semana.
Eles descobriram que o desempenho de uma bateria é limitado pelo enfraquecimento da capacidade, um termo usado para descrever a perda de energia em uma bateria ao longo do tempo. E eles encontraram esse tempo, não usar, é o principal fator de deterioração da bateria.
O que eles desenvolveram, Canova disse, é essencialmente uma ferramenta que pode ser usada para prever o efeito de estressores, como envelhecimento e uso, em uma bateria de íon-lítio que alimenta uma aeronave regional, o que é um fator muito importante na avaliação de custos e benefícios da introdução dessa tecnologia nas viagens aéreas.