Novo recorde de densidade de potência: motor elétrico de 94 kg fornece 1000 cv.

Motor elétrico da Fraunhofer IISB no programa Clean Aviation mira a aviação e os sistemas híbridos com células de combustível de hidrogénio

O novo motor elétrico desenvolvido pelo Instituto Fraunhofer de Sistemas Integrados e Tecnologias de Dispositivos (Fraunhofer IISB) consegue entregar 1000 cv com apenas 94 kg de massa e dimensões comparáveis às de uma botija de gás de 12,5 kg. Este motor atinge uma densidade de potência de 8 kW por quilograma, valor que ultrapassa de forma clara os motores típicos de veículos elétricos (2–4 kW/kg) e até mesmo os mais avançados motores aeronáuticos (5–6 kW/kg).

Para chegar a este nível de desempenho, foi adotada uma arquitetura inovadora com quatro bobinagens trifásicas do tipo hairpin - os condutores não usam fio redondo flexível, mas sim barras de cobre rígidas, dobradas em forma de U. Esta solução permite acomodar mais cobre no mesmo volume, o que aumenta a corrente e a potência, além de melhorar o arrefecimento e a resistência mecânica.

O arrefecimento direto por pulverização de óleo remove o calor de forma eficaz, permitindo ao motor funcionar a potências mais elevadas sem sobreaquecimento. A compacidade do conjunto torna-o especialmente adequado para a aviação, onde o espaço disponível e o peso têm importância crítica.

Para comparação, o Tesla Model S Plaid recorre a três motores para atingir cerca de 1020 cv, enquanto este motor chega a um resultado quase idêntico sozinho.

Outra inovação relevante é o uso de aço NO15 com apenas 0,15 mm de espessura, aproximadamente metade da espessura encontrada na maioria dos motores elétricos. Este aço mais fino reduz as correntes parasitas, diminui o aquecimento e melhora a eficiência, sobretudo a altas rotações. O novo motor é capaz de trabalhar a cerca de 21 000 rpm.

O motor é composto por quatro secções independentes, cada uma com a sua própria bobinagem, inversor e sistema de controlo. Isto garante um elevado nível de fiabilidade: se uma secção falhar, as restantes continuam a operar, algo particularmente importante na aviação.

O desenvolvimento do motor decorreu no âmbito do projeto AMBER, integrado no programa Clean Aviation da União Europeia, que procura criar sistemas elétricos híbridos com células de combustível de hidrogénio para aviões regionais. A meta do projeto é reduzir as emissões de dióxido de carbono na aviação em pelo menos 30% face aos níveis de 2020. No projeto participam também a Avio Aero, com o turbopropulsor Catalyst, e a GE Aerospace, mas a Fraunhofer IISB desenvolveu o motor de ponta a ponta, desde o conceito até à validação de acordo com normas aeronáuticas.

Embora um motor de 94 kg e 1000 cv seja impressionante, a passagem de um protótipo de laboratório para equipamento aeronáutico certificado continua a ser um desafio complexo. Além disso, permanece em aberto a questão de saber se as células de combustível de hidrogénio conseguirão garantir um funcionamento fiável em rotas regionais.

Mesmo assim, para um setor em que o progresso costuma medir-se em décadas, este motor representa um avanço de engenharia significativo.