Em junho do ano passado, a Airbus realizou com sucesso o teste do túnel de vento do EcoPulse em suas instalações em Filton, Reino Unido. Esses testes avaliaram as características de desempenho da hélice e o processo de resfriamento das seis unidades de propulsão elétrica distribuídas.
Em 2022, a montagem do demonstrador – uma plataforma de aeronave leve fornecida pela Daher – está em andamento, abrindo caminho para seu primeiro voo de teste ainda neste ano.
Com isso, a Airbus está focando em outro facilitador importante que está sendo finalizado para o demonstrador EcoPulse: o sistema de bateria principal de íon de lítio (Li-ion) de alta tensão desenvolvido pela Airbus Defence and Space em Toulouse, França.
Embora visualmente não seja o centro das atenções, esta nova bateria é uma inovação muito significativa, que é central para a demonstração de eletrificação com o EcoPulse, especialmente porque está ultrapassando os limites das baterias de alta tensão a serem usadas em uma aeronave.
A bateria tem aproximadamente 2,3 metros de comprimento por 75 cm de largura e 20 cm de altura. É montada sob a fuselagem e integrada com uma carenagem aerodinâmica reforçada. A bateria é uma das duas fontes elétricas do demonstrador, sendo a outra uma “e-Auxiliary power Unit” (e-APU) fornecida pela Safran.
Potência e densidade de energia
Leve, compacta e com potência e densidade de energia muito altas, a bateria atinge esses objetivos graças a vários anos de pesquisa e desenvolvimento como parte das iniciativas de eletrificação e sustentabilidade de aeronaves da Airbus.
Baterias de alta tensão menos potentes foram instaladas anteriormente no CityAirbus e no Airbus Helicopters FlightLab. O resultado de tais avanços incrementais é esta mais recente bateria de íon-lítio de alta tensão. A unidade, projetada para o EcoPulse, pesa cerca de 350 kg, é capaz de atingir 800 Volts DC e pode fornecer até 350 quilowattscde energia.
Esse nível de potência não é apenas suficiente para acionar os seis propulsores elétricos do EcoPulse, dependendo das condições de teste, mas também é semelhante ao que seria necessário para os sistemas secundários não propulsivos de um avião comercial. A Airbus está explorando esta última aplicação separadamente como parte de sua pesquisa de “micro-hibridização”.
Desenvolvendo a bateria de íon de lítio de alta tensão
Então, como essa bateria foi desenvolvida e quais foram os desafios e conquistas para realizá-la?
“Começamos a trabalhar na Li-ion de alta tensão há alguns anos”, lembra Julien Laurent, líder do projeto de baterias. “E para este protótipo, projetamos inteiramente na própria Airbus.”
Ele explica algumas características notáveis: “Nosso projeto contou com vários milhares de células de íons de lítio, incorporando várias medidas de segurança para evitar fuga térmica – como conectar cada célula com ligação de fios. Outra parte inovadora é o sistema de resfriamento ativo que garante a temperatura ideal para operação normal. Além disso, este sistema de bateria também inclui um sistema de gerenciamento de bateria personalizado. Isso ajuda a minimizar a manutenção graças aos recursos de teste integrados e à capacidade de destacar o status da carga ou se as células precisam ser reequilibradas.”
A capacidade de alta tensão da bateria, quando aplicada neste contexto, é única, pois não está disponível hoje nas indústrias aeroespacial ou automotiva. Notavelmente, as baterias mais pesadas que são usadas hoje em aeronaves são tipicamente de baixa voltagem – 28 Volts DC – e sua baixa densidade de energia significa que elas são usadas principalmente para iniciar a APU e para emergências. Além disso, a maioria delas é baseada em níquel-cádmio (NiCad) – que, sob o regulamento REACH da UE, em breve terá que abrir caminho para produtos químicos alternativos compatíveis com o meio ambiente, como o íon de lítio.
Quanto à indústria automotiva, embora existam baterias atualmente usadas para alimentar carros elétricos, elas têm sido muito volumosas e pesadas para uso aeroespacial. Em suma, atualmente não existem sistemas de baterias independentes que possam atender às nossas necessidades em termos de segurança e desempenho.
Objetivos de fabricação e teste
Após a seleção das células e a subsequente integração do projeto para o EcoPulse, vários protótipos/amostras de baterias serão muito em breve submetidos a testes em Toulouse de acordo com padrões aeronáuticos rigorosos. Esses testes avaliarão o desempenho e os atributos ambientais e de segurança, para que se possa ter certeza de que se comportará de maneira adequada e segura uma vez instalada no veículo EcoPulse.
Ao entender o comportamento da bateria de alta tensão graças a esses testes, a Airbus desenvolverá competência vital para aplicar arquiteturas de micro-hibridização em futuras aeronaves, por exemplo, para otimizar o gerenciamento de energia/potência de funções não propulsivas, como ar condicionado, piloto automático e controles de voo.
“Em resumo, com o EcoPulse estamos fazendo alguns dos tijolos que fazem sentido para a estratégia global da Airbus. Esses tijolos nos ajudarão a desenvolver um amplo portfólio de habilidades técnicas e industriais para preparar nossas futuras plataformas para apoiar a descarbonização. Não existe uma única solução prospectiva para descarbonizar a futura aeronave Airbus, mas sim várias, incluindo asas, hidrogênio, estrutura, controles de voo, etc. A hibridização, graças a baterias como esta, é apenas um dos facilitadores que precisaremos para descarbonizar”, finaliza a fabricante.
Informações da Airbus
