Motor elétrico de 94 kg produz 1000 cv e bate Novo recorde de densidade de potência

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

O novo motor elétrico desenvolvido pelo Instituto Fraunhofer para Sistemas Integrados e Tecnologia de Dispositivos (Fraunhofer IISB) consegue debitar 1000 cavalos de potência com um peso de apenas 94 kg e dimensões comparáveis às de uma garrafa de gás de 12,5 kg. Este motor atinge uma densidade de potência de 8 kW por quilograma, superando de forma expressiva os valores habituais dos motores para veículos elétricos (2–4 kW/kg) e até dos motores aeronáuticos mais avançados (5–6 kW/kg).

Para alcançar este desempenho, recorre-se a uma arquitetura inovadora com quatro enrolamentos trifásicos do tipo hairpin - os condutores não são feitos com fio redondo flexível, mas sim com barras rígidas de cobre dobradas em forma de “gancho” (em U). Esta solução permite colocar mais cobre no mesmo volume, aumentando a corrente e a potência, além de melhorar a refrigeração e a robustez mecânica.

O arrefecimento direto por pulverização de óleo remove o calor de forma eficaz, permitindo ao motor operar com potência mais elevada sem sobreaquecimento. A construção compacta torna-o particularmente indicado para a aviação, onde o espaço disponível e o peso são fatores críticos.

Para comparação, o Tesla Model S Plaid recorre a três motores para atingir cerca de 1020 cavalos, enquanto este motor consegue quase o mesmo valor sozinho.

Outra inovação relevante é o uso de aço NO15 com apenas 0,15 mm de espessura, aproximadamente metade da espessura usada na maioria dos motores elétricos. O aço mais fino reduz as correntes parasitas, diminuindo o aquecimento e aumentando a eficiência, sobretudo em rotações elevadas. O novo motor é capaz de funcionar a cerca de 21 000 rpm.

O motor é composto por quatro secções independentes, cada uma com o seu próprio enrolamento, inversor e sistema de controlo. Isto garante uma elevada fiabilidade: se uma secção falhar, as restantes continuam a operar, algo particularmente importante no setor aeronáutico.

O desenvolvimento do motor decorreu no âmbito do projeto AMBER, integrado no programa Clean Aviation da União Europeia, que visa criar sistemas elétricos híbridos com células de combustível de hidrogénio para aeronaves regionais. O objetivo do projeto é reduzir as emissões de dióxido de carbono na aviação em pelo menos 30% face aos níveis de 2020. Participam também no projeto a Avio Aero, com o motor turboélice Catalyst, e a GE Aerospace, embora o Fraunhofer IISB tenha desenvolvido integralmente este motor, desde o conceito até à validação segundo normas aeronáuticas.

Embora um motor de 94 kg com 1000 cavalos de potência 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 assegurar um funcionamento fiável em rotas regionais.

Ainda assim, num setor em que os avanços costumam ser medidos em décadas, este motor representa um feito de engenharia bastante significativo.