100% elétrico e autônomo: como a tecnologia está revolucionando a forma como voamos

22/03/2018

BBC

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Todos os anos, fazemos 4 bilhões de voos, mas nosso apetite pela conveniência e pela velocidade continua não saciado

Na mitologia grega, Dédalo, notável arquiteto e inventor, cuja obra mais famosa é o labirinto que construiu para o rei Minos para aprisionar o Minotauro, teria fugido de sua prisão em Creta voando.

Com seu talento inigualável, ele constrói para si e para o filho, Ícaro, dois pares de asas a partir dos ramos de salgueiro, ligados por cera.
Eles conseguem fugir, mas Ícaro, fascinado com o firmamento, se aproxima muito do sol. A cera de suas asas acabaram derretendo e ele morre nas águas do Mar Egeu.
Seria essa história um aviso contra a arrogância humana ou uma profecia sobre a inevitável conquista dos céus?
A humanidade sempre sonhou em voar. Leonardo da Vinci esboçou sua ideia para uma máquina voadora no século 15.
Mas o sonho só veio a se materializar em 1903, quando os irmãos Orville e Wilbur Wright fizeram o primeiro voo motorizado bem-sucedido.
O voo dos irmãos Wright, no entanto, não teve testemunhas. Em 1906, o inventor brasileiro Santos Dumont realizou um bem-sucedido voo público em Paris com o seu 14 Bis.
Já entre as décadas de 1930 e 1940, a invenção do motor a jato tornou a viagem aérea transatlântica incrivelmente glamourosa e luxuosa. O mundo encolheu e se tornou mais acessível, pelo menos para os ricos daquela época.

Um novo divisor de águas ocorreu quando os motores turboélices foram desenvolvidos e a fabricação de aviões ganhou maior eficiência.
Como resultado, os custos caíram e as massas puderam, finalmente, ter acesso ao transporte aéreo.
Enquanto jatos supersônicos como o Concorde mantiveram o glamour das viagens de longa duração, a tendência passou a ser de uma maior democratização do ar.
Companhias aéreas de baixo custo, como Ryanair, EasyJet, AirAsia e Southwest Airlines, deixaram destinos curtos ao alcance de quase todos.
Viajar de avião ficou tão comum quanto andar de ônibus, e o número de passageiros aéreos aumentou exponencialmente.
Mais recentemente, por causa das mudanças climáticas, imperativos ambientais - a necessidade de reduzir o ruído e as emissões de dióxido de carbono - começaram a prevalecer.
Sendo assim, sonhos de viagens hipersônicas – Nova York para Xangai em duas horas, em vez das típicas 15 horas – ainda devem demorar para se tornar realidade.
Mas a necessidade é a mãe da invenção, e essa recente demanda ambiental gerou uma nova onda de inovação pela qual Dédalo certamente teria se encantado.
"Estamos vendo novos materiais sendo usados. Estamos vendo novas tecnologias relacionadas à autonomia (aeronaves que voam sozinhas) e inteligência artificial sendo aplicadas pela primeira vez na indústria aeroespacial. E estamos vendo oportunidades realmente eletrizantes em torno da propulsão elétrica", diz Iain Gray, diretor de espaço aéreo da Universidade Cranfield, no Reino Unido.

 

Marius Bebesel, engenheiro-chefe do CityAirbus, diz acreditar que as frotas de seus VTOLs vão transportar quatro passageiros por vez entre aeroportos e as maiores megálopes nos próximos cinco anos

Táxis aéreos autônomos

De pé em uma pista de pouso durante um dia frio e cinzento em Donauwörth, no sul da Alemanha, observando o octocóptero da Airbus decolar, é difícil de imaginar a radical transformação na mobilidade urbana que esse protótipo – e outros como ele – poderiam imprimir.
Mas Marius Bebesel, engenheiro-chefe do CityAirbus, diz acreditar que as frotas de seus VTOLs, táxis aéreos autônomos 100% elétricos que decolam ou pousam verticalmente, vão transportar quatro passageiros por vez entre aeroportos e as maiores megalópes do mundo nos próximos cinco anos.
Reservar seu assento em um será tão fácil quanto reservar um táxi em seu smartphone, acrescenta Bebesel, e o CityAirbus será apenas um elemento em uma rede de transporte cada vez mais integrada e uniforme.
Os sistemas de gerenciamento de tráfego aéreo vão garantir a segurança, e as pessoas logo ficarão confortáveis com a ideia de aeronaves autônomas, bem como dos benefícios que elas podem trazer: maior conveniência, menor poluição e menor congestionamento.
O veículo é mecanicamente muito mais simples do que um helicóptero convencional, explica Bebesel, e terá uma autonomia de cerca de 60 km, podendo chegar a velocidades de até 120 km/h.

Recarregar as baterias demorará apenas 15 minutos, destaca ele.
Os VTOLs são muito mais adequados para os ambientes urbanos porque não precisam de pistas longas e podem pousar em espaços apertados e no topo de arranha-céus.
Mas como ganhar a confiança do público para embarcar em uma aeronave sem piloto?
"No início, vamos ter um piloto a bordo apenas para aumentar a aceitação pública", diz Bebesel.
Mas ele não terá muito o que fazer. Em uma emergência, o sistema central de gerenciamento de tráfego aéreo automatizado assumiria o controle, ressalva.
Na verdade, remover pilotos – e, consequentemente, a probabilidade de erro humano – aumentará a segurança, acrescenta Bebesel.

 

Ambição da Volocopter, segundo CEO Florian Reuter, é tornar-se 'primeiro táxi aéreo 100% elétrico do mundo'

O professor Iain Gray concorda.
"Sem motorista, você pode voar mais longe, mais rápido e com menos custos", diz. "A automatização em aeronaves faz parte da nossa realidade há 40 anos. Precisamos apenas adaptar nossos sistemas de gerenciamento de tráfego aéreo a aeronaves não tripuladas."
O público vai passar a ter maior confiança, sugere Gray, à medida em que o histórico de segurança for comprovado.
A equipe do CityAirbus de Marius Bebesel, que se beneficia dos milhões de euros injetados pela companhia-mãe Airbus, quer ter um modelo operacional no final deste ano.
Enquanto isso, algumas centenas de quilômetros dali, na pequena cidade de Bruchsal, a ambição da startup Volocopter, segundo seu CEO, Florian Reuter, é tornar-se o "primeiro táxi aéreo 100% elétrico do mundo".
O Volocóptero possui 18 hélices e transporta dois passageiros.
"A segurança está em primeiro lugar", diz Reuter. "Até nove hélices podem parar de funcionar e ele não cai."
Projetado para voos urbanos de curta distância, o Volocóptero é movido a bateria e tem autonomia de 16 km a 32 km, diz Reuter. E, eventualmente, será totalmente autônomo, assim que houver confiança do público.
Mas essa não é uma quimera do fundador da empresa, o empreendedor Alexander Zosel. A startup atraiu dinheiro sério – 30 milhões de euros (R$ 120 milhões) da proprietária da Mercedes-Benz, a Daimler, e da gigante de tecnologia Intel.
O protótipo realizou seu primeiro voo de teste 100% autônomo em Dubai em setembro de 2017 – "o primeiro da história", diz Reuter, que prevê uma produção comercial dentro de cinco anos.
Muitas outras empresas estão desenvolvendo táxis aéreos, incluindo a chinesa Ehang e as americanas Uber e Vimana, ambas com sede na Califórnia.
Mas essa visão futurista de mobilidade urbana vai superar os extraordinários obstáculos regulatórios? Gray diz que sim, ocasionalmente.

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Ícaro, fascinado com o firmamento, cai e morre nas águas do Mar Egeu ao se aproximar muito do sol, fascinado com o firmamento

"Poderíamos ver táxis aéreos menores dentro dos próximos dez anos, assim que a regulação alcançar a tecnologia. A inteligência artificial desempenhará um papel importante na gestão otimizada do tráfego aéreo", diz ele.
Mas outros especialistas são mais cautelosos.
"Até 2022, certamente veremos pessoas sendo transportadas por táxis aéreos, pelo menos por serviços de emergência", diz o professor Harry Hoster, diretor de energia da Universidade de Lancaster, no Reino Unido.
"Mas eles não vão substituir os táxis terrestres em breve. O espaço aéreo é repleto de regras e limita o número de aeronaves que podem estar no ar a cada momento", acrescenta.
E, embora táxis aéreos alimentados por bateria prometam reduzir a poluição local e aliviar os congestionamentos das megalópoles, Hoster aponta que o consumo total de energia pode realmente aumentar à medida que sejam usados por mais pessoas – assim como o número de acidentes.
Ele estima que os táxis aéreos usariam o dobro da quantidade de energia em comparação com os carros elétricos, porém com a metade da autonomia.
Isso não seria um problema para o meio ambiente se toda a eletricidade fosse proveniente de fontes renováveis, mas recarregar todos esses veículos elétricos – na estrada e no ar – poderia colocar uma enorme pressão sobre as redes de eletricidade, explica Hoster.
Além disso, há o problema do ruído. Os motores elétricos são, sem dúvida, mais silenciosos do que os motores de combustão, mas um céu cheio de veículos desse tipo pode gerar reclamações.

'Bando de loucos'

"Eles nos viam como um bando de loucos!", diz Ashish Kumar, cofundador e diretor-executivo da Zunum Aero, uma startup sediada nos Estados Unidos que desenvolve uma gama de aviões, de híbridos a elétricos.
Em 2013, quando a companhia foi fundada, o conceito podia parecer exagerado. Mas, agora, o setor encara levar motores elétricos a aviões de passageiros de forma muito séria.
A aviação comercial contribui com cerca de 2% das emissões globais de CO2 produzidas pelo homem, de acordo com as estatísticas da Associação Internacional de Transporte Aéreo (Iata, na sigla em inglês).
Em 2050, a Comissão Europeia quer que o setor reduza as emissões de CO2 em 60%, os óxidos de nitrogênio em 90% e o barulho em 75%.
É consenso entre especialistas que tais taxas não podem ser alcançadas com as tecnologias atuais.

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Leonardo da Vinci esboçou sua ideia para uma máquina voadora no século 15

Por isso, a Zunum – financiada pela Boeing HorizonX, pela Jet Blue Technology Ventures e pelo Fundo de Energia Limpa do Estado americano de Washington – é uma das várias empresas que desenvolvem motores elétricos que prometem reduzir os custos, o ruído e a poluição associados aos voos de curta distância.
Aviões elétricos de dois lugares estão se tornando mais comuns a partir de investimentos de empresas como a eslovena Pipistrel e a alemã Siemens, demonstrando sua viabilidade.
A Pipistrel também é uma das empresas envolvidas no HY4 de 4 lugares, com desenho alemão, que é alimentado por células de combustível de hidrogênio.
Mas o desafio é desenvolver aeronaves elétricas comercialmente viáveis capazes de levar vários passageiros ao mesmo tempo.
Atualmente, a Zunum está fabricando um avião híbrido-elétrico de 12 passageiros que espera lançar até 2022, enquanto a empresa israelense Eviation está projetando uma versão 100% elétrica de nove passageiros.
Dipensar o combustível? Essa ainda não é a realidade. Pelo menos, por enquanto.
Uma turbina convencional movida a combustível será sempre necessária enquanto os órgãos reguladores de avião exigirem uma reserva de 45 minutos de voo em caso de emergências, lembra Kumar.
Por causa das limitações da energia das baterias, os aviões elétricos devem voar mais devagar e em altitudes mais baixas, diz ele, mas isso significa, por outro lado, que vão precisar de menos manutenção e não terão que ser tão fortes e pesados quanto as aeronaves projetadas para alcançar altitudes mais altas e longas distâncias.
Materiais leves e termoplásticos ajudam a tornar os aviões mais baratos para serem produzidos e operados.
"Estimamos uma redução de, pelo menos, 80% nos custos de combustível", diz ele.
Considerando que a indústria gastará mais de US$ 150 bilhões (R$ 489 bilhões) em combustível em 2018, segundo a Iata o que responde a cerca de 20% dos custos totais de operação de uma companhia aérea, tais economias devem se provar atraentes, explica Kumar.

Sendo assim, após o avião pousar, a equipe de manutenção poderia simplesmente trocar as baterias vazias por outras carregadas.
Aviões maiores capazes de transportar mais de 100 passageiros vão precisar de baterias que possam fornecer 17-20 megawatts de energia, diz Kumar. "Esse é um desafio difícil", admite.
Mas isso é exatamente o que Jeff Engler, da empresa de engenharia Wright Electric, sediada na Califórnia, está determinado a superar.
Ele quer construir um avião de passageiros elétricos do tamanho de um A320 nos próximos 10 anos. Se materializado, poderia levar cerca de 180 pessoas.
Distâncias curtas de cerca de 540 km (pouco mais da distância entre Rio e São Paulo) são perfeitamente possíveis em aviões de passageiros elétricos, diz Engler.
Sua empresa de engenharia está trabalhando em uma estrutura de energia elétrica para um avião que poderia transportar nove pessoas.
Ele admite que "as baterias hoje não são boas o suficiente" – elas são muito pesadas, esquentam rápido e não produzem energia suficiente.
Por outro lado, Engler está otimista com o avanço da tecnologia.
"A cada 10 a 20 anos, surge uma nova química, a forma como o íon-lítio substituiu o níquel-cádmio, por exemplo. As baterias de estado sólido podem ser o próximo passo, embora estejamos a 10 anos de distância disso", ressalva.
Segundo Engler, a vantagem dos motores elétricos é de que "cinco a dez pequenos motores serão tão eficientes como um grande", dando a designers mais opções ao desenharem aviões. As turbinas poderiam ser incorporadas na asa, por exemplo, ou colocadas acima da asa na parte de trás do avião.
Contudo, voos de longa distância continuam impossíveis para aeronaves 100% elétricas, a menos que haja uma melhoria radical na tecnologia da bateria.
Juntamente a muitas outras companhias aéreas, a operadora de baixo custo EasyJet também está explorando maneiras de reduzir os custos de combustível e as emissões de CO2.
A EasyJet tem um memorando de entendimento com a Wright Electric, embora não exista um acordo formal entre as duas empresas.
E os pesos pesados da indústria da aviação, como Airbus, Siemens e Rolls-Royce, anunciaram recentemente um projeto conjunto para o desenvolvimento de um motor híbrido-elétrico.
O objetivo é incorporá-lo em um avião de curta distância até 2020.
O E-Fan X, como está sendo chamado, vai demonstrar a viabilidade da tecnologia e incentivar as companhias aéreas a adotá-la, esperam os fabricantes.
Uma turbina na parte de trás do avião vai alimentar um gerador para criar eletricidade para uma turbina elétrica que complementa três turboélices convencionais. Qualquer excesso de energia será guardado nas baterias, usada para decolar e ganhar maiores altitudes.
Essas estruturas híbridas-elétricas poderiam reduzir a queima de combustível em cerca de 10%, diz a Airbus, e ser muito menos barulhentas na decolagem e no pouso, além de gerar menos poluição.
Frank Anton, chefe do projeto de e-aeronaves da Siemens, diz: "Estamos abrindo a porta para um novo mundo da aviação. Isso é tão revolucionário quanto as turbinas dos anos 40 e os turboélices dos anos 60".

Carros aéreos

Mas o sonho de um carro voador ainda persiste na cabeça de muitos inventores.
Em 1940, Henry Ford disse:
"Lembre-se do que vou dizer: a combinação de avião e automóvel está chegando. Você pode achar graça, mas ela virá."
Nove anos depois, Moulton Taylor projetou e voou seu Aerocar, provando a viabilidade do conceito de Ford. Mas apenas três modelos foram construídos.
Desde então, o carro voador só pôde ser visto em filmes de ficção científica.
Hoje, no entanto, empresas como a Terrafugia, recentemente comprada pela proprietária da Volvo, a gigante chinesa Geely, a holandesa Pal-V, com seu conceito de girocóptero, e a eslovaca AeroMobil produziram protótipos que podem ser dirigidos em terra firme e pilotados no ar.
Já a Airbus tem um conceito futurista envolvendo uma cápsula de passageiros que pode ser separada de seu chassi em terra e levada por um quadricóptero.
Mas todos esses conceitos são extremamente caros, exigem padrões de certificação de segurança tanto viários quanto aéreos, precisam de duplo comando, envolvem asas e hélices dobráveis complexas e só podem voar a partir de pistas de aterrissagem.
Portanto, é provável que permaneçam como brinquedos em vez de soluções práticas de transporte para as massas.
"Um carro que decole de uma rua e pouse em outra é improvável", diz Gray. "Os táxis áereos, por outro lado, são muito mais prováveis."
Mas isso não impedirá que inventores criem novas maneiras de voar e tentem persuadir investidores a apoiar suas ideias mirabolantes.
A revolução na aviação civil não está ligada aos antigos desejos de velocidade, romantismo e glamour, mas à necessidade urgente de responder a um clima de mudança.
Novos motores elétricos combinados com inteligência artificial e sistemas autônomos contribuirão para um sistema de transporte mais eficiente e integrado – e que seja menos poluente e menos barulhento.

Fonte: BBC