Motor elétrico Fraunhofer IISB de 1000 cv e 94 kg no Clean Aviation para aviação com hidrogênio

Fraunhofer IISB no Clean Aviation: motor elétrico para aviação e sistemas híbridos com células a combustível de hidrogênio

Desenvolvimento do Fraunhofer IISB dentro do programa Clean Aviation mira a aviação e sistemas híbridos com células a combustível de hidrogênio

O Instituto Fraunhofer de Sistemas Integrados e Tecnologias de Dispositivos (Fraunhofer IISB) apresentou um novo motor elétrico capaz de entregar 1000 cavalos-vapor com apenas 94 kg e dimensões comparáveis às de um cilindro de gás de 12,5 kg. Com isso, o conjunto atinge uma densidade de potência de 8 kW/kg - bem acima do que se vê em motores típicos de veículos elétricos (2–4 kW/kg) e até de soluções aeronáuticas avançadas (5–6 kW/kg).

Como o projeto chega a 8 kW/kg: enrolamentos hairpin e arrefecimento

Para alcançar esse nível de desempenho, a equipe adotou uma arquitetura com quatro enrolamentos trifásicos do tipo hairpin. Em vez do fio redondo flexível, são usadas barras rígidas de cobre, dobradas no formato de “grampo” (em U). Essa escolha permite aumentar a quantidade de cobre dentro do mesmo volume, elevando a corrente e a potência disponíveis, além de favorecer o arrefecimento e reforçar a rigidez mecânica do conjunto.

A gestão térmica também foi tratada de forma direta: o arrefecimento por pulverização de óleo remove calor com eficiência, permitindo operar em potências mais altas sem superaquecimento. Como peso e espaço são restrições críticas em aeronaves, o caráter compacto do motor é um ponto particularmente relevante para esse tipo de aplicação.

Em termos de comparação, o Tesla Model S Plaid recorre a três motores para chegar a cerca de 1020 cavalos-vapor, enquanto aqui um único motor alcança praticamente o mesmo patamar.

Outra medida importante está no uso de aço NO15 com espessura de apenas 0,15 mm - aproximadamente metade do encontrado na maioria dos motores elétricos. Lâminas mais finas reduzem correntes parasitas, diminuem aquecimento e melhoram a eficiência, sobretudo em regimes de alta rotação. Nesse projeto, a rotação de operação fica em torno de 21 000 rpm.

O motor é dividido em quatro seções independentes, cada uma com sua própria bobinagem, inversor e sistema de controle. Essa redundância aumenta a confiabilidade: se uma seção falhar, as demais continuam em funcionamento, característica especialmente valiosa na aviação.

Projeto AMBER: metas do Clean Aviation e desafios de certificação

O desenvolvimento ocorreu no âmbito do projeto AMBER, ligado ao programa Clean Aviation da União Europeia, cujo foco é viabilizar sistemas elétricos híbridos com células a combustível de hidrogênio 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 iniciativas como a Avio Aero, com o turboélice Catalyst, e a GE Aerospace; ainda assim, o Fraunhofer IISB afirma ter realizado o motor integralmente - do conceito à validação - seguindo padrões aeronáuticos.

Apesar de um motor de 94 kg com 1000 cavalos-vapor chamar atenção, transformar um protótipo de laboratório em um equipamento aeronáutico certificado continua sendo um desafio complexo. Além disso, permanece a dúvida sobre a capacidade das células a combustível de hidrogênio de sustentar operação confiável em rotas regionais.

Mesmo assim, em um setor no qual a evolução costuma ser medida em décadas, o motor representa um avanço de engenharia de grande peso.