Aviação Verde

Aviação Verde

Publicado pela primeira vez aqui

Aqueles que me conhecem saberão da minha longa vida de amor pela aviação. Queria ser piloto de testes mesmo antes de querer ser astronauta, mas acabei por entrar na energia. A minha dissertação de graduação combinou os meus dois interesses, uma vez que era sobre a utilização do hidrogénio como combustível para a aviação, uma ideia que estava a ser fortemente promovida no final dos anos 70 pela Lockheed e outros com uma proposta para construir o ferry Tristars alimentado a hidrogénio entre os EUA, a Europa e o Médio Oriente. (Este documento está agora online aqui). Eu próprio desisti de voar há alguns anos atrás e ainda sinto a sua falta. Como todos sabem, a aviação é um grande problema em termos de emissões, esperando-se que 500 milhões de toneladas de CO2 por ano tripliquem até 2050, e por vezes tenho dificuldade em conciliar o desejo de minimizar as emissões e o impacto ambiental e a necessidade e o desejo de viajar, especialmente com a quantidade de viagens aéreas que fiz nos últimos cinco anos.

Para começar, penso que nunca poderemos (ou devemos tentar) suprimir o desejo humano básico de viajar. Na verdade, penso que isto é um reflexo do impulso de exploração, sem o qual ainda seríamos os primatas arborícolas ou mesmo os mamíferos que habitam o oceano de onde descendemos. Do mesmo modo, não devemos restringir a exploração do espaço, na verdade, devemos fazer mais, é apenas um impulso humano fundamental. Dado que, além de todas as tendências económicas convencionais (i.e. o aumento da riqueza leva ao aumento das viagens), continuaremos a assistir a um crescimento das viagens aéreas com um maior impacto ambiental - se não mudarmos a tecnologia. A questão é como mudar a tecnologia e quão rapidamente o podemos fazer, especialmente na cultura de segurança e no ambiente regulador da aviação.

Há uma década atrás, a ênfase foi colocada nos biocombustíveis e muito capital foi investido na produção de biocombustíveis e na sua experimentação em aeronaves. A segurança é evidentemente crucial na aviação e eu sempre disse que preferia não voar numa aeronave biocombustível durante os primeiros cinco anos da sua utilização (o mesmo se aplicaria a aviões eléctricos) - embora isso tivesse sido diferente se eu me tivesse tornado um piloto de testes! Claramente os combustíveis bio e sintéticos terão um papel importante, mas o sonho final é a energia eléctrica. Mesmo há uma década atrás a ideia de aviões eléctricos era ficção científica, mas desde então os avanços na tecnologia das baterias, juntamente com o trabalho de empresários e empresas maiores, fizeram com que o sonho da aviação eléctrica parecesse muito mais próximo.

Um artigo recente no AirSpaceMag.com descreveu alguns dos desenvolvimentos, incluindo o avião de transporte regional de nove passageiros da Eviation que deverá voar em 2019 (que tem o estranho nome de Alice). Não deve ser uma surpresa, pois vimos a mesma coisa nos carros eléctricos, mas a escolha da propulsão eléctrica leva a mudanças significativas na forma como o resto do avião é concebido, tanto em termos de estrutura como de disposição. Grande parte da estrutura das aeronaves é concebida para lidar com as tensões dos motores relativamente pesados e vibrantes. Os motores eléctricos são mais leves mas é claro que existe o enorme peso das baterias que representarão 60% do peso total da Alices. Para comparação, o combustível representa c,48% do peso de um Boeing 747 totalmente carregado. O alcance do Alice está estimado em 650 milhas a 275mph.

Curiosamente, os custos operacionais projectados são suficientemente baixos para que o custo para os passageiros possa ser reduzido em 30-60% em comparação com uma aeronave convencional, sendo feitas poupanças em combustível e manutenção. Bonny Simi, Presidente da JetBlue Technology Ventures, é citado no artigo como dizendo que em viagens curtas os turboprops regionais têm um custo de $0 de Milha de Assento Disponível (ASM).15 a $0,20 com picos acima de $0,40. Maior capacidade, os jactos de longo curso têm ASMs no intervalo de $0,08 a $0,12, pois voam mais alto onde os jactos são mais eficientes e proporcionalmente menos tempo é gasto em descolagens e subidas. Simi prossegue dizendo "Previsões para aviões eléctricos [voando] de 300 a 700 milhas estimam 10 a 12 cêntimos" ($0,10 a $0,12 por ASM). Se esse tipo de vantagem de custos puder ser efectivamente entregue, o condutor económico é claro.

Como todos sabem, a tecnologia das baterias está a melhorar rapidamente e os custos estão a diminuir. Há, no entanto, um longo caminho a percorrer antes de aviões maiores poderem ser eléctricos. O "número mágico" onde o voo de longa distância pode tornar-se viável é citado a 1.000 Wh/kg de peso da bateria, enquanto que as baterias existentes estão na faixa de 270-300 Wh/kg. A bateria de um Tesla S armazena 85 kWh e pesa 540 kg - uma energia específica de 157 Wh/kg. O objectivo de 1.000 Wh/kg para aeronaves viáveis não parece ter em conta possíveis melhorias na redução do arrasto (e possivelmente novos avanços em estruturas leves). O Professor Viswanathan da Carnegie Mellon University afirma que uma bateria produzindo 400-500 Wh/kg poderia impulsionar um avião de 200 a 400 milhas com uma única carga.

EasyJet estabeleceu um objectivo de começar a operar rotas eléctricas dentro de 10 anos e a Noruega propôs fazer todos os voos com menos de 1,5 horas, todos eléctricos, até 2040. EasyJet estabeleceu uma parceria com a Wright Electric que está a trabalhar numa aeronave que poderia transportar 120 pessoas em voos de 300 milhas ou menos. Embora estes alvos sejam excitantes, nunca devemos esquecer tanto o ciclo de hype como o tempo (& enorme quantidade de dinheiro) que leva a obter a certificação de novas aeronaves para operações públicas. Há um longo caminho, e muito capital, entre anúncios e websites brilhantes e imagens geradas por computador e uma aeronave voadora e certificada. Como sublinhei na minha dissertação de licenciatura, não é apenas a aeronave que precisa de inovar e investir, a infra-estrutura terrestre teria de mudar consideravelmente. Quando o Terminal 5 foi construído, foi concebido com ligações à terra de maior capacidade, uma vez que o A-380 estava a entrar em serviço, imagine a capacidade extra de energia necessária nos aeroportos para recarga de aviões eléctricos, bem como o impacto das operações devido ao tempo de carregamento necessário.

No extremo maior e de longo alcance do espectro, a direcção da viagem é em direcção aos híbridos. Em 2008, a Boeing introduziu o conceito SUGAR (Subonic Ultra-Green Aircraft Research) Volt que não foi construído. A NASA também está a trabalhar em conceitos híbridos. No Centro de Investigação de Glenn, o foco está nos conceitos que podem transportar 150 pessoas a longas distâncias. Além dos conceitos de concepção de sistemas de propulsão, também os conceitos de concepção de asa mista altamente eficientes, um grande afastamento dos projectos de tubos com que estamos familiarizados. (Penso que foi o pioneiro da aviação de baixo custo Freddy Laker que disse estar no ramo dos "tubos de alumínio"). Os desenhos de asa mista podem poupar 50% da utilização de combustível e a NASA está a avançar no sentido de financiar um avião X em grande escala até 2021. Em Julho de 2018, no Farnborough Air Show, o Secretário de Negócios do Reino Unido, Greg Clark, anunciou um esforço de I&D governamental e industrial no valor de £343 milhões, incluindo £58 milhões para voos eléctricos.

A aviação tem sido sempre incrivelmente inovadora. Trinta e três anos separaram o Wright Flyer e o DC-3, o primeiro avião de transporte aéreo realmente eficaz, trinta e sete anos separaram o DC-3 e o Boeing 747, o que reduziu significativamente o custo e permitiu o boom das viagens internacionais, quarenta anos separaram o Boeing 747 e o Boeing 787, que tem uma queima de combustível c.50% mais baixa. Com toda a investigação sobre inovações na concepção de aeronaves, concepção de motores, propulsão eléctrica e baterias, é evidente que as aeronaves podem continuar a tornar-se muito mais eficientes e, em última análise, muito mais limpas para o ambiente do que são actualmente. A corrida continua entre a redução das emissões através de uma maior eficiência e novas tecnologias de propulsão e o aumento da procura de viagens aéreas.

______

Fique atento! As melhores ideias para a eficiência energética e a transição energética...