Carros elétricos, trens, bondes e barcos já existem. Isso logicamente leva à pergunta:por que não estamos vendo grandes aeronaves elétricas? E vamos vê-los em breve?

Por que temos carros e trens elétricos, mas poucos aviões elétricos? O principal motivo é que é muito mais simples modificar radicalmente um carro ou trem, mesmo que pareçam muito semelhantes aos veículos tradicionais movidos a combustível fóssil por fora.

Os veículos terrestres podem facilmente lidar com a massa extra do armazenamento de eletricidade ou dos sistemas de propulsão elétrica, mas as aeronaves são muito mais sensíveis.

Por exemplo, aumentar a massa de um carro em 35% leva a um aumento no uso de energia de 13 a 20%. Mas para um avião, o uso de energia é diretamente proporcional à massa:aumentar sua massa em 35% significa que ele precisa de 35% a mais de energia (todas as outras coisas sendo iguais).

Mas isso é apenas parte da história. As aeronaves também viajam muito mais longe do que os veículos terrestres, o que significa que um vôo requer muito mais energia do que uma viagem média. A aeronave deve armazenar a bordo toda a energia necessária para mover sua massa a cada voo (ao contrário de um trem conectado a uma rede elétrica). Usar uma fonte de energia pesada, portanto, significa que mais energia é necessária para um vôo, o que leva a uma massa extra, E assim por diante.

Para uma aeronave, massa é crucial, é por isso que as companhias aéreas pesam as bagagens meticulosamente. Aviões elétricos precisam de baterias com energia suficiente por quilo de bateria, ou a penalidade de massa significa que eles simplesmente não podem voar longas distâncias.

Aviões de curto alcance

Apesar disso, aeronaves elétricas estão no horizonte - mas você não verá 747 elétricos tão cedo.

As melhores baterias de íon de lítio disponíveis hoje fornecem cerca de 200 watts-hora (Wh) por quilograma, cerca de 60 vezes menos do que o combustível de aeronave atual. Este tipo de bateria pode alimentar pequenos táxis aéreos elétricos com até quatro passageiros numa distância de cerca de 100 km. Para viagens mais longas, mais células densas em energia são necessárias.

Aeronaves elétricas de curto alcance que transportam até 30 pessoas por menos de 800 km, por exemplo, exigem especificamente entre 750 e 2, 000Wh / kg, que é cerca de 6 a 17% do conteúdo de energia do combustível de aviação à base de querosene. Aeronaves ainda maiores requerem baterias cada vez mais leves. Por exemplo, um avião transportando 140 passageiros para 1, 500 km consome cerca de 30 kg de querosene por passageiro. Com a tecnologia de bateria atual, quase 1, São necessários 000 kg de baterias por passageiro.

Tornar aeronaves regionais totalmente elétricas requer uma redução de quatro a dez vezes no peso da bateria. A taxa histórica de longo prazo de melhoria na energia da bateria tem sido em torno de 3-4% ao ano, dobrando aproximadamente a cada duas décadas. Com base na continuação desta tendência histórica, a melhoria quádrupla necessária para uma aeronave de transporte regional totalmente elétrica poderia ser alcançada em meados do século.

Embora possa parecer uma espera incrivelmente longa, isso é consistente com a escala de tempo de mudança na indústria da aviação, tanto para a infraestrutura quanto para os ciclos de vida do projeto da aeronave. Uma nova aeronave leva cerca de 5 a 10 anos para ser projetada, e permanecerá em serviço por duas a três décadas. Algumas aeronaves ainda estão voando 50 anos após seu primeiro voo.

Lá vêm os híbridos

Isso significa que voos de longa distância sempre dependerão de combustíveis fósseis? Não necessariamente.

Embora grandes aeronaves totalmente elétricas exijam um importante, mudança ainda a ser inventada no armazenamento de energia, Existem outras maneiras de reduzir o impacto ambiental do voo.

Aeronaves híbridas-elétricas combinam combustíveis com propulsão elétrica. Esta classe de aeronave inclui projeto sem baterias, onde o sistema de propulsão elétrica serve para melhorar a eficiência do empuxo, reduzindo a quantidade de combustível necessária.

Aeronaves híbrido-elétricas com baterias também estão em desenvolvimento, onde as baterias podem fornecer energia extra em circunstâncias específicas. As baterias podem, então, por exemplo, fornecer decolagem e pouso limpos para reduzir as emissões perto dos aeroportos.

Os aviões elétricos também não são a única maneira de reduzir a pegada de carbono direta dos voos. Combustíveis alternativos, como biocombustíveis e hidrogênio, também estão sendo investigados.

Biocombustíveis, que são combustíveis derivados de plantas ou algas, foram usados ​​pela primeira vez em um voo comercial em 2008 e várias companhias aéreas realizaram testes com eles. Embora não seja amplamente adotado, pesquisas significativas estão investigando biocombustíveis sustentáveis ​​que não afetam as fontes de água doce ou a produção de alimentos.

Embora os biocombustíveis ainda produzam CO₂, eles não exigem mudanças significativas nas aeronaves existentes ou na infraestrutura aeroportuária. Hidrogênio, por outro lado, requer um redesenho completo da infraestrutura de abastecimento do aeroporto e também tem um impacto significativo no design da própria aeronave.

Embora o hidrogênio seja muito leve - o hidrogênio contém três vezes mais energia por quilograma do que o querosene - sua densidade é muito baixa, mesmo quando armazenado como um líquido a -250 ℃. Isso significa que o combustível não pode mais ser armazenado na asa, mas precisa ser movido para tanques relativamente pesados ​​e volumosos dentro da fuselagem. Apesar dessas desvantagens, voos de longa distância movidos a hidrogênio podem consumir até 12% menos energia do que o querosene.

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.