RTX – com Collins Aerospace e Pratt & Whitney Canada –  avança em frentes de pesquisa para aviação sustentável – com SAF e sistema de propulsão hibrida-elétrica com base em hidrogênio, em 18.11.24

No dia 28 (out.), a Collins Aerospace, uma empresa da RTX, um conglomerado que também detém a Pratt & Whitney Canada, anunciou a conclusão do desenvolvimento do protótipo de um controlador e painel de distribuição de energia de estado sólido (power controller and distribution panel) como parte do projeto SWITCH, apoiado pelo programa da União Européia Clean Aviation (ou Clean Aviation Joint Undertaking).

Após o design e a produção em Nördlingen (Alemanha), os componentes de distribuição de energia da classe megawatt agora serão enviados para o laboratório de sistemas de energia elétrica de última geração da Collins, The Grid, em Rockford, no Illinois (EUA), para testes de integração do sistema.

Para dar suporte aos sistemas de propulsão híbrido-elétricos, novas tecnologias de distribuição de alta tensão são necessárias à medida que os níveis de energia elétrica aumentam de centenas de quilowatts nas aeronaves atuais para níveis de megawatts nas aeronaves do futuro.

Para o projeto SWITCH, a RTX está desenvolvendo um novo sistema de propulsão híbrido-elétrico que combina dois geradores de motor elétrico de classe megawatt da Collins dentro de um motor turbofan Pratt & Whitney GTF. Com a capacidade de lidar com cargas elétricas maiores, o controlador e painel de distribuição de energia de estado sólido da Collins permitirão o gerenciamento seguro de eletricidade de alta tensão em altitude em toda a arquitetura híbrida-elétrica do programa SWITCH.

“Aeronaves híbridas-elétricas são parte integrante do esforço da indústria da aviação para atingir emissões líquidas zero de carbono até 2050, mas sem novos sistemas seguros de distribuição de energia de alta tensão, elas não voarão”, disse Tino Schuldt, gerente geral da instalação da Collins em Nördlingen. “Aqui em Nördlingen, estamos aproveitando nossas décadas de experiência em soluções de distribuição de energia e instalações de classe mundial para abrir novos caminhos no desenvolvimento dessas tecnologias essenciais para a próxima geração de plataformas híbridas-elétricas e totalmente elétricas”, completou Schuldt.

“A solução de propulsão híbrida-elétrica é um dos principais recursos oferecidos pelo consórcio SWITCH para atingir a meta de redução de CO₂ do nosso programa para aeronaves de curto e médio alcance”, disse Pierre Durel, diretor de projeto do SWITCH. “Estamos animados em ver blocos de tecnologia tangíveis se tornando disponíveis, representando os esforços significativos feitos pela equipe para entregar itens críticos necessários para executar o demonstrador de teste em solo até o final da Fase 1”, acrescentou Durel.

A propulsão híbrida-elétrica é um ‘pilar’ central do roteiro de tecnologia de aviação sustentável da RTX. Além do SWITCH, a RTX está avançando tecnologias híbridas-elétricas por meio de vários programas de demonstração aplicáveis ​​a uma variedade de aeronaves futuras, incluindo o RTX Hybrid-Electric Flight Demonstrator (demonstrador de vôo híbrido-elétrico), o STEP-Tech e o Airbus PioneerLab.

O controlador de energia de estado sólido da Collins foi desenvolvido inicialmente como parte de uma colaboração entre o RTX Technology Research Center (centro de pesquisa tecnológica), a Collins e a Pratt & Whitney no programa AAV – Advanced Air Vehicles (veículos aéreos avançados), da NASA.

O projeto SWITCH é um consórcio colaborativo que inclui a (alemã) MTU Aero Engines AG, a (canadense) Pratt & Whitney, a (americana) Collins Aerospace, a (inglesa) GKN Aerospace, a (francesa) Airbus e outros. O projeto conta com financiamento da União Européia sob GA nº 101102006 – SWITCH.

O Clean Aviation é o principal programa de pesquisa e inovação da União Européia para transformar a aviação em direção a um futuro sustentável e neutro em termos de clima. É uma parceria público-privada entre a União Européia e o setor privado da aviação. As tecnologias disruptivas de aviação limpa do programa ajudarão a reduzir as emissões de CO₂ de aeronaves regionais e de curto e médio alcance em nada menos que 30%, e junto com o uso de combustíveis alternativos sustentáveis ​​e hidrogênio em aproximadamente 90%.

No dia 04, a Pratt & Whitney Canada e a fabricante aeronáutica alemã Deutsche Aircraft  divulgaram a conclusão de uma série de cinco vôos de ensaio para medição de emissões e rastros (trilhas de condensação) com uma aeronave D328 do programa de pesquisa UpLift usando um combustível alternativo Fischer-Tropsch totalmente sintético, preparando-se para o uso de futuro combustível de aviação sustentável (SAF) produzido usando a tecnologia PtL – Power-to-Liquid (PtL).

PtL – Power-to-Liquid  (“fonte de energia em líquido”) é um processo que usa energia renovável para produzir combustíveis líquidos sintéticos, como e-fuel, para motores de combustão. O processo envolve as etapas de [i] eletrólise, e energia elétrica renovável é usada para produzir hidrogênio, e [ii] conversão, em que monóxido de carbono de várias fontes é combinado com o hidrogênio para criar combustíveis líquidos.

A série de vôos de ensaio materializa significativamente um novo marco nos 40 anos de colaboração entre as duas empresas e ajuda a traçar o caminho para garantir que o D328eco (turboélice D328 de 40 assentos de nova geração, com motorização Pratt & Whitney Canada PW127XT-S, desenvolvido pela Deutsche Aircraft) esteja pronto para operar com especificações futuras de combustível 100% SAF a partir da entrada em serviço (EIS) da aeronave em 2027.

Os vôos de teste com o combustível sintético foram conduzidos durante o projeto UpLift-CLIM0ART em colaboração com o Centro Aeroespacial Alemão (DLR) e demonstra a capacidade do D328 da pesquisa UpLift, equipado com motores PW-119B (da Pratt & Whitney Canada), de fornecer o mesmo desempenho e eficiência quando utilizando combustível querosene convencional. Por ter exatamente as mesmas propriedades químicas e técnicas, o querosene parafínico sintético Fischer-Tropsch (FT-SPK) serviu como um proxy para o futuro SAF PtL, que será produzido usando água, CO₂ e energia renovável no futuro.

Espera-se que o processo PtL seja um caminho de produção essencial para atender à demanda futura da SAF e ajudar a atingir a Meta Ambiciosa de Longo Prazo de emissão líquida zero de CO₂ até 2050 da ICAO, bem como reduzir as emissões não-CO₂ devido à habilitação de baixo a zero teor de aromáticos e enxofre.

“Este vôo de teste é uma prova do nosso compromisso compartilhado de capacitar uma aviação mais sustentável por meio do desenvolvimento de aeronaves mais eficientes e habilitação de combustíveis alternativos”, disse Dave Jackson, CEO da Deutsche Aircraft. “Para atingir nossos objetivos da indústria, recomendamos aprimorar a colaboração em pesquisa e tecnologia, ao mesmo tempo em que garantimos forte apoio do governo e dos fornecedores de energia para aumentar a produção de Combustível de Aviação Sustentável [SAF] e Power-to-Liquid [PtL]”, completou Jackson.

“O vôo de teste bem sucedido do D328 da UpLift é uma grande conquista em direção à nossa meta de garantir que o D328eco esteja pronto para operar com as futuras especificações de 100% SAF do estágio EIS [entrada em serviço]”, disse Nico Neumann, diretor de operações da Deutsche Aircraft. “Esta nova capacidade, juntamente com o desempenho geral e a eficiência do D328eco e seus motores PW-127XT-S, estabelecendo novos padrões na aviação regional. Além disso, os insights [dados] obtidos com os vôos de teste do D328 da UpLift usando combustível sintético sem aromáticos apoiam o esforço geral para reduzir a pegada ambiental da indústria da aviação”, acrescentou Neumann.

“O desenvolvimento do PW-127XT-S para o D328eco de próxima geração da Deutsche Aircraft reflete nossa meta compartilhada de mudar os padrões de eficiência e sustentabilidade na indústria da aviação e continua nosso relacionamento colaborativo de 40 anos”, disse Maria Della Posta, presidente da Pratt & Whitney Canada. “Nossa série de motores PW-127XT oferece desempenho incomparável em termos de queima de combustível, emissões e economia operacional, e trará ainda mais a sustentabilidade ao operar com combustíveis de aviação mais sustentáveis, incluindo especificações futuras para 100% SAF”, adicionou Della Posta.

O PW-127XT é o membro mais avançado da série de motores PW-100 da Pratt & Whitney Canada, que impulsionou aeronaves turboélice regionais por quarenta anos e acumulou mais de 220 milhões de horas de vôo. Lançados em 2021, os motores PW-127XT oferecem mais de 3% de eficiência de combustível melhor, 40% de tempo melhorado na asa e 20% de custos de manutenção reduzidos. O motor equipa os modelos ATR série 600 (AT42 e AT72). Todos os motores Pratt & Whitney Canada são certificados para operar com SAF misturado até 50% com combustível convencional querosene de aviação fóssil (QAV – JET-A/A1), e PWC está apoiando os esforços da indústria para desenvolver especificações futuras para combustível 100% SAF.

A Deutsche Aircraft é uma fabricante alemã de aeronaves consolidada sobre a herança de pioneiros da aviação que continua a contribuir para a indústria da aviação com soluções inovadoras. Apoiada por uma equipe altamente evoluída e dedicada de engenheiros internacionais e especialistas em aviação, a Deutsche Aircraft está desenvolvendo a aeronave regional promovida como a mais avançada do mercado: o D328eco. Como detentora de Certificado Tipo original da Dornier e parceira de serviço para operadoras de aeronaves do modelo D328 em todo o mundo, a Deutsche está posicionada de forma única para complementar a frota existente com esta aeronave de última geração.

No dia 06, a Pratt & Whitney Canada (PWC) divulgou que demonstrará a tecnologia de combustão de hidrogênio em um motor turboélice regional PW-127XT como parte de um projeto apoiado pelo programa canadense INSAT – Initiative for Sustainable Aviation Technology (Iniciativa para Tecnologia de Aviação Sustentável). No projeto denominado HyADES – Hydrogen Advanced Design Engine Study (estudo de motor de projeto/design avançado de hidrogênio), a PWC colaborará com a Next Hydrogen Solutions Inc., que desenvolverá eletrolisadores de alta eficiência e baixo custo necessários para estabelecer a infraestrutura de produção de hidrogênio.

“Este projeto colaborativo com a INSAT nos permite desenvolver tecnologias-chave para futuras aeronaves movidas a hidrogênio e complementa nossos esforços mais amplos para promover a sustentabilidade da aviação por meio de uma variedade de caminhos, incluindo melhorias contínuas na eficiência do motor, propulsão híbrida-elétrica e compatibilidade com combustível de aviação sustentável (SAF)”, disse Edward Hoskin, vice-presidente de engenharia da Pratt & Whitney Canada. “Embora a aviação regional represente um dos casos de uso mais promissores para o hidrogênio, o projeto também demonstrará a versatilidade de adaptar o comprovado e altamente eficiente motor turboélice PW-127XT para operar com combustíveis alternativos de baixo carbono e continua nosso legado de liderança tecnológica neste segmento”,  completou Hoskin.

O financiamento para a primeira fase do projeto incluirá rodada de testes de bicos injetores de combustível e combustor (câmara de combustão) usando combustível de hidrogênio, enquanto as fases futuras terão como alvo testes completos do motor em solo.

“Estamos entusiasmados em colaborar com a INSAT e a Pratt & Whitney Canada neste projeto”, disse Raveel Afzaal, presidente e CEO da Next Hydrogen Solutions Inc. “A capacidade de produzir hidrogênio verde em escala será um facilitador crítico para reduzir as emissões de CO₂ da aviação, seja usando hidrogênio como combustível direto para combustão ou como matéria-prima para SAF”, completou Afzaal.

Fundada em 2007, a Next Hydrogen Solutions Inc. é uma projetista e fabricante de eletrolisadores de água com uso de água e eletricidade como insumos para gerar hidrogênio limpo para uso como fonte de energia “verde” ou matéria-prima industrial “verde”. A arquitetura exclusiva de design de célula da Next Hydrogen, apoiada por 40 patentes, permite operações de alta densidade de corrente e resposta dinâmica superior para converter com eficiência eletricidade renovável intermitente em hidrogênio “verde” em uma escala de infraestrutura. Após pilotos bem-sucedidos, a Next Hydrogen está ampliando sua tecnologia para fornecer soluções comerciais para descarbonizar os setores de transporte e industrial.

Como parte de um segundo projeto apoiado pela INSAT, o TEAME – Turbine Engine Advanced Materials for Efficiency (Materiais avançados para motores à turbina para eficiência), a Pratt & Whitney Canada trabalhará com o DRL – Derivation Research Laboratory (laboratório de pesquisa de derivação) para explorar materiais avançados para componentes de seção quente de motores de turbina a gás, o que ajudará a melhorar a eficiência térmica e reduzir o consumo de combustível e as emissões. A Pratt & Whitney Canada liderará o projeto geral, fornecendo informações técnicas e gerenciamento de projeto, enquanto a DRL fornecerá capacidade de teste de materiais de classe mundial para uma ampla variedade de propriedades críticas de materiais.

O DRL – Derivation Research Lab foi constituído em 2012 com um foco inerente na fadiga termomecânica (TMF – Thermo Mechanical Fatigue). Motivado por ideal, o DRL oferece experiência em modelagem, pesquisa e teste de materiais de alta temperatura por meio de uma instalação de classe mundial localizada em Ottawa, em Ontário (Canadá). [EL]