Mobilidade aérea avançada (AAM) enfrenta a complexidade e as limitações das baterias, e especialista em tecnologia de energia britânica usa simulação e modelagem de dados para resolver incertezas em torno de baterias, em 07.07.24

Em post no dia 05, o editor-chefe da mídia de aviação AIN Charles Alcock abordou um tema de desafio para a viabilização da aviação eletrificada, o relativo a baterias, especificamente quanto a desempenho, à parte dos quesitos de vida útil e descarte.

No artigo (“Advanced Air Mobility wrestles with battery complexity and limitations”) Alcock escreveu que os desenvolvedores e possíveis operadores de aeronaves eVTOL permanecem “reféns” de vários desafios complexos enquanto buscam lançar serviços aéreos comerciais. O desempenho da bateria está no topo dessa lista, de acordo com a especialista em tecnologia de energia (sediada no Reino Unido) About:Energy, que procura orientar o ambicioso setor de mobilidade aérea avançada através de um caminho complexo para aproveitar ao máximo o que está disponível e o que ainda o que pode tornar-se disponível.

Nos primeiros anos de desenvolvimento dos eVTOL, a preocupação mais audível em torno das baterias estava relacionada a sua segurança.

“O maior desafio agora é a sua viabilidade comercial”, disse Yashraj Tripathy, chefe de produto da About:Energy, para a AIN. “À certa altura, existia a idéia de que um acidente de bateria poderia derrubar toda a indústria, mas agora existe um entendimento mais claro com os reguladores sobre a harmonização de normas, embora também haja um impulso adicional para baterias mais seguras”, prossegue Tripathy.

O maior alerta para a indústria tem sido em torno dos limites reais do desempenho da bateria, não apenas em termos de densidade de energia, mas também de desempenho de recarga e vida útil.

De acordo com Tripathy, as grandes expectativas que as empresas-desenvolvedoras tinham nos dias inebriantes por volta de 2018 e 2019 tiveram de ser atenuadas pela constatação de que as baterias atuais provavelmente não serão capazes de sustentar uma autonomia de cerca de 100 milhas (160 km) ao longo da sua vida. “Elas provavelmente deveriam esperar mais [adicionalmente] algo em torno de 10 a 20 milhas”, disse Tripathy, sugerindo que aqueles que buscam maior alcance precisarão, por enquanto, voltar sua atenção para a propulsão elétrica-híbrida.

“Numa grande medida, existe agora um entendimento de que 20 a 30% das reservas de energia são intocáveis ​​porque é necessária muita energia para pousar a aeronave e isso tem de ser mantido durante toda a vida útil das baterias”, explicou Tripathy. “Portanto, serão necessárias várias baterias disponíveis para operar vários motores elétricos”, destacou Tripathy.

Isto coloca desafios aos fabricantes e operadores sobre como gerir a utilização da bateria de uma forma que apoie serviços comercialmente viáveis, como vôos de táxi-aéreo de alta densidade. “Idealmente, as baterias teriam todas a mesma idade e gradualmente se esgotariam juntas”, disse Tripathy. “Este é realmente um desafio de propulsão elétrica, e não apenas um desafio de bateria. Para aeronaves eVTOL, as baterias provavelmente continuarão funcionando até cerca de 85 a 90% do fim de sua vida útil. Na verdade, o fim da vida útil não está apenas no lado da energia, mas também em termos de quanta aceleração de desempenho você está perdendo naquele ponto”, esclarece Tripathy.

É nessa questão que a About:Energy está tentando ajudar a indústria a entender as considerações complexas em torno das baterias.

A About:Energy realiza prototipagem avançada para reduzir o tempo e o custo de desenvolvimento de baterias e também pode modelar com precisão o desempenho da bateria para avaliar fatores como a degradação durante o seu ciclo de vida.

Quando as fabricantes de motores buscam propostas para a compra de baterias, a vida útil e os prazos para troca são questões candentes. “Dependendo do gerenciamento das baterias, as respostas são diferentes”, explicou Tripathy. “O caso de uso da aeronave é uma grande parte da resposta. Por exemplo, pode ser melhor recarregar as baterias mais lentamente, mas isso afeta o número de missões que você pode realizar por dia”, revela Tripathy.

Esses são pontos-chave para os quais a About:Energy pode fornecer modelagem “reveladora” que pode analisar o desempenho de cada célula e o potencial do eletrodo da bateria, que pode governar o nível sustentável das operações. Sua equipe utiliza simulação e modelagem de dados para evitar a necessidade de testagem e remanufatura (recondicionamento) de baterias repetidamente.

De acordo com Tripathy, as operadoras podem querer substituir as baterias a cada três a 12 meses. E ele disse que elas podem ser de cinco a 10 vezes mais caras do que as baterias automotivas e até mesmo aquelas que agora são usadas para fins de automobilismo. Na sua opinião, esta realidade justifica que a indústria opere algum tipo de modelo de energia por hora ou de bateria por serviço, para que os operadores não assumam este fardo individualmente.

No final da sua vida útil no serviço AAM (Advanced Air Mobility – mobilidade aérea avançada), as baterias ainda serão relativamente novas e, portanto, poderão ter uma segunda vida em alguma outra aplicação. Seus componentes auxiliares poderiam até ter três ou quatro novos proprietários ao longo do tempo.

A indústria não ficará presa para sempre ao nível atual de tecnologia de baterias, com inovações sendo reivindicadas o tempo todo por empresas como a MagniX. A questão é o que vem a seguir, quando estará disponível e qual será o momento e as circunstâncias certas para atualizar.

“É difícil saber quando atualizar as baterias e isso dependerá em grande parte da duração do processo de certificação destas”, conclui Tripathy. “Podemos estar olhando para um horizonte de cinco a 10 anos, dependendo se envolve uma mudança química ou uma mudança no formato. As empresas estão usando células cilíndricas por enquanto, mas os novos produtos químicos tendem a estar em pouches [bolsas/células]”, completa Tripathy.

Isso apresenta dilemas ainda mais aparentemente intratáveis ​​que a About:Energy está tentando ajudar os pioneiros da AAM com grandes expectativas a enfrentar. [EL] – c/ fonte