Motor eléctrico de 1000 cv do Fraunhofer IISB para o Clean Aviation

Desenvolvimento do Fraunhofer IISB no âmbito do programa Clean Aviation mira a aviação e sistemas híbridos com células de combustível de hidrogénio

Um novo motor eléctrico criado pelo Instituto Fraunhofer de Sistemas Integrados e Tecnologias de Dispositivos (Fraunhofer IISB) consegue entregar 1000 cavalos de potência com apenas 94 kg e dimensões semelhantes às de uma botija de gás de 12,5 kg. Com isto, atinge uma densidade de potência de 8 kW por quilograma - um valor muito acima do habitual em motores para veículos eléctricos (2–4 kW/kg) e até superior ao de motores aeronáuticos avançados (5–6 kW/kg).

Arquitectura de bobinagem hairpin e densidade de cobre

Para chegar a estes números, a equipa adoptou uma solução construtiva com quatro bobinagens trifásicas do tipo hairpin: em vez de fio redondo flexível, os condutores são barras rígidas de cobre, dobradas em “grampo” (forma em U). Este desenho permite encaixar mais cobre no mesmo volume, elevando a corrente e a potência, ao mesmo tempo que melhora a capacidade de arrefecimento e a robustez mecânica.

Arrefecimento por pulverização de óleo e formato compacto

A extracção de calor é feita através de arrefecimento directo por pulverização de óleo, que dissipa a temperatura de forma eficaz. Assim, o motor pode trabalhar com níveis de potência mais elevados sem entrar em sobreaquecimento. A construção compacta torna-o particularmente indicado para a aviação, onde o peso e o espaço disponível são factores críticos.

Comparação com a Tesla Model S Plaid

Como referência, a Tesla Model S Plaid recorre a três motores para atingir uma potência total de cerca de 1020 cavalos, enquanto este motor se aproxima desse resultado com uma única unidade.

Aço NO15 ultrafino, eficiência e regime de rotação

Outra alteração relevante está no material magnético: é utilizada chapa de aço NO15 com apenas 0,15 mm de espessura - aproximadamente metade do que se encontra na maioria dos motores eléctricos. A redução de espessura diminui as correntes parasitas (correntes de Foucault), baixando o aquecimento e aumentando a eficiência, sobretudo a velocidades elevadas. Nesta configuração, o motor é capaz de operar por volta das 21 000 rpm.

Secções independentes para maior fiabilidade na aviação

O motor está dividido em quatro secções autónomas, e cada uma integra a sua própria bobinagem, inversor e sistema de controlo. Esta abordagem aumenta a fiabilidade: se uma secção falhar, as restantes continuam a funcionar - uma característica especialmente importante em aplicações aeronáuticas.

Projecto AMBER e a meta de emissões do Clean Aviation

O desenvolvimento foi realizado no âmbito do projecto AMBER, inserido no programa Clean Aviation da União Europeia, que procura criar sistemas híbridos eléctricos com células de combustível de hidrogénio para aviões regionais. O objectivo é reduzir as emissões de dióxido de carbono na aviação em pelo menos 30% face aos níveis de 2020. No consórcio participam também a Avio Aero com o turbo-hélice Catalyst e a GE Aerospace; ainda assim, o Fraunhofer IISB desenvolveu o motor integralmente, desde o conceito até à validação, seguindo normas aeronáuticas.

Apesar de um motor de 94 kg com 1000 cavalos ser impressionante, a passagem de um protótipo de laboratório para equipamento aeronáutico certificado continua a ser um percurso exigente. Além disso, permanece em aberto a questão de as células de combustível de hidrogénio conseguirem garantir operação fiável em rotas regionais.

Ainda assim, num sector em que a evolução é frequentemente medida em décadas, este motor representa um avanço de engenharia de grande peso.