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

O 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 Tecnologias 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 clara os valores típicos dos motores usados em veículos elétricos (2–4 kW/kg) e até dos motores aeronáuticos mais avançados (5–6 kW/kg).

Para alcançar este desempenho, foi adotada 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 o arrefecimento e a robustez mecânica.

O arrefecimento direto por pulverização de óleo remove o calor de forma eficiente, permitindo ao motor operar com potência mais elevada sem sobreaquecimento. A sua construção compacta torna-o particularmente adequado para a aviação, onde espaço e 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 praticamente o mesmo resultado sozinho.

Outra inovação relevante é a utilização de aço NO15 com apenas 0,15 mm de espessura, cerca de 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 a altas rotações. O novo motor pode 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 um elevado nível de fiabilidade: se uma secção falhar, as restantes continuam em funcionamento, algo especialmente importante no setor da aviação.

O desenvolvimento do motor foi realizado no âmbito do projeto AMBER, integrado no programa europeu Clean Aviation, que visa criar sistemas elétricos híbridos com células de combustível de hidrogénio para aviões regionais. O objetivo 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 motor turboélice Catalyst, e a GE Aerospace, mas o Fraunhofer IISB desenvolveu integralmente este motor, desde o conceito até à validação, de acordo com os padrões aeronáuticos.

Embora um motor de 94 kg com 1000 cavalos 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, numa indústria em que o progresso é medido em décadas, este motor representa um avanço de engenharia significativo.