Aviação limpa

Conceito para aeronaves abastecidas com hidrogênio é apresentado pela Airbus

Programa ZEROe prevê viabilizar o primeiro avião comercial capaz de reduzir em 50% as taxas de emissão de poluentes

Airbus aposta em três conceitos diferentes para validar uso de hidrogênio na aviação comercial

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As primeiras imagens do que poderá ser as novas aeronaves comerciais de emissão zero foram divulgadas hoje (21) pela Airbus. O conceito chamado de ZEROe prevê o desenvolvimento de aeronaves movidas a hidrogênio, uma tecnologia com potencial para reduzir as emissões das aeronaves em até 50% em um primeiro momento.

O próprio fabricante europeu afirma que à primeira vista o conceito oferece uma sensação de déja vu. Basicamente dois dos três modelos lembram um avião comercial padrão, com um avião a jato utilizando asas mais longas e flexíveis, enquanto um turbo-hélice tem um arranjo de hélices de seis pás. O mais inovador em termos aerodinâmicos é um terceiro modelo, que usa uma estrutura de asa-fuselagem, um design ainda assim conhecido, já que teve alguma tração entre os engenheiros no ano passado.

A Airbus afirma que o trio apresenta uma diferença revolucionária em comparação com seus predecessores: a propulsão de hidrogênio. Ainda que nunca tenha sido aplicado o conceito na aviação comercial, na prática também não se trata de algo inovador, já que na década de 1950 houveram uma série de estudos para viabilizar uso de hidrogênio na aviação civil.

Tanque Externo (em laranja) transportava hidrogênio e oxigênio líquido, o combustível do Ônibus Espacial

Além disso, de forma bastante direta o famoso Ônibus Espacial era movido por uma combinação de oxigênio e hidrogênio, que ocupavam a totalidade do tanque externo. Evidentemente que a propulsão da nave espacial era de forma direta, com os motores queimando o hidrogênio e o oxigênio, algo que será impossível em um avião comercial.

“Há apenas cinco anos, a propulsão de hidrogênio nem estava em nosso radar como uma via de tecnologia de redução de emissões viável”, explica Glenn Llewellyn, Airbus VP, Zero-Emission Aircraft. “Mas dados convincentes de outras indústrias de transporte mudaram tudo isso rapidamente. Hoje, estamos entusiasmados com o incrível potencial que o hidrogênio oferece à aviação em termos de redução de emissões disruptivas”.

A Airbus anunciou recentemente sua ambição de desenvolver a primeira aeronave comercial de emissão zero do mundo até 2035, que foi interpretado erroneamente por diversos veículos de imprensa como um substituto direto da família A320neo.

Por ora, uma tecnologia para uso de hidrogênio ainda precisará ser rigorosamente testada e avaliada. Ainda que dados da Airbus apontem que de forma imediata o hidrogênio tenha potencial de reduzir as emissões de CO2 da aviação em até 50%, seu entrave é na forma que será armazenado.

“O hidrogênio tem uma densidade de energia volumétrica diferente do combustível de aviação, então temos que estudar outras opções de armazenamento e arquiteturas de aeronaves diferentes das existentes”, explica Jean-Brice Dumont, engenharo EVP da Airbus. “Isso significa que a aparência visual de nossa futura aeronave com emissão zero mudará”.

Comparando ainda ao Ônibus Espacial o enorme volume de gás necessário exigiu um tanque externo de grandes dimensões, que era justamente um dos maiores problemas do projeto. Na aviação comercial não será necessário um tanque com 760.000 kg, como o da nave norte-americana, mas exigirá ainda assim uma solução que permita armazenar um combustível que exige grandes volumes.

Uma solução atual, estuada há várias décadas pelo setor automotivo é o uso de células de hidrogênio, que permite armazenar uma grande quantidade de energia em um pequeno espaço volumétrico.

A Airbus acredita que se o desenvolvimento da tecnologia de hidrogênio progredir na taxa esperada, é provável que uma aeronave comercial abastecida com o novo combustível deverá entrar em serviço em 2035.

A expectativa é lançar o programa ZEROe até 2025, o que dará aos engenheiros quase uma década para viabilizar comercialmente uma aeronave com novo conceito. Acredita-se que após o lançamento do avião serão necessários entre sete e dez anos para construção dos protótipos, avaliação em voo e posterior certificação.

Outro grande desafio esperado pelo fabricante é justamente a certificação, visto que no momento não existe nenhum protocolo ou procedimento para validar a nova tecnologia. A homologação dependerá da criação de um imenso banco de dados com informações sobre o uso de hidrogênio na aviação, para posterior análise de seus riscos e benefícios.

Ainda assim, a Airbus tem ao menos cinco anos para amadurecer todas as tecnologias de hidrogênio necessárias antes de lançar o programa ZEROe. Nos próximos meses vários programas de demonstração da viabilidade do uso de hidrogênio testarão células de combustível de hidrogênio e tecnologias de combustão. Estima-se que um protótipo de aeronave em escala real seja apresentado ainda no final de 2020.

“O ZEROe será a primeira aeronave comercial com emissão zero do mundo”, afirma Jean-Brice. “Como engenheiro não consigo pensar em trabalhar em nada mais emocionante do que isso”.

Os Modelos

Impulsionado por um turbofan modificado para funcionar com hidrogênio, em vez de querosene de aviação, o principio deverá utilizar o mesmo processo de funcionamento, através de câmaras de combustão queimando o gás. O avião deverá ter capacidade entre 120 e 200 passageiros, com alcance na ordem de 2.000 nm (3.700 km). O hidrogênio líquido será armazenado e distribuído por meio de tanques montados na seção de anteparo traseira, logo após a zona pressurizada.

O projeto prevê um avião turbo-hélice regional, para até 100 passageiros, também utilizando o conceito atual modificado para queima de hidrogênio. O alcance planejado é de 1.000 nm (1.852 km).

Baseado no conceito blended-wing body este é o conceito mais inovador em termos aerodinâmicos. O avião poderá ter capacidade para até 200 passageiros e a fuselagem excepcionalmente larga poderá permitir várias opções para armazenamento e distribuição de hidrogênio, ampliando as opções de motorização.