As Redes Inteligentes da GE Aerospace tornam o voo mais eficiente
Novas tecnologias, desde hélices e sistemas avançados de gerenciamento de voo até softwares focados na otimização de rotas para reduzir o uso de combustível, estão mudando a maneira como voamos. Talvez a maior mudança de todas esteja prestes a atingir os céus à medida que os voos elétricos e híbridos elétricos se tornam realidades cotidianas para os voos comerciais, privados e militares.
Estes avanços estão tornando as viagens aéreas mais confortáveis e mais sustentáveis. Mas também a tornam muito mais intensiva em termos de energia. Os sistemas de energia a bordo sempre foram complexos e agora eles precisam entregar cargas mais altas, com mais eficiência do que nunca. É um desafio que mantém todo o time de Sistemas de Energia Elétrica da GE Aerospace em alerta.
“É fundamental desenvolvermos infraestrutura elétrica nos aviões para lidar com essas maiores cargas de energia”, diz Joe Krisciunas, presidente e gerente geral da empresa em Dayton, Ohio, nos Estados Unidos. Afinal, para que serve o sistema eletrônico da aeronave, também conhecido por aviônico, mais inovador — ou um motor elétrico híbrido revolucionário — sem um sistema de energia elétrica confiável que possa apoiá-lo durante todo um voo?
“Nós fornecemos rede inteligente para aviões”, diz ele, referindo-se às complexas redes de distribuição de energia terrestres que ajudam as concessionárias de energia a gerar e transmitir energia enquanto também monitoram o uso, utilizando tecnologia digital para gerenciar cargas e redes de distribuição em tempo real, para máxima eficiência.
À medida que a aviação se torna mais elétrica, as aeronaves necessitarão de mais energia a bordo não apenas para o sistema eletrônico, mas também para a propulsão e o impulso. A propulsão elétrica vem com necessidades de energia que são “ordens de magnitude altas — mais de cem vezes a energia que o resto da estrutura da aeronave usa”, diz Krisciunas. “Para fazer isso, você vai precisar de um sistema elétrico muito maior”.
É claro que as coisas são um pouco mais complicadas em altitude, onde não há reforços: a única rede na qual um avião pode confiar é aquela que ele transporta a bordo. “Uma aeronave tem que ter sua própria infraestrutura de rede elétrica”, diz ele. “Precisa gerar eletricidade, convertê-la e distribuí-la para onde ela é necessária, e precisa fazer tudo com segurança e confiabilidade”.
Trabalhar com alta tensão em altas altitudes vem com desafios de segurança únicos. Ao nível do solo por exemplo, o ar proporciona algum grau de isolamento entre os fios. Mas o ar é mais fino quilômetros acima da terra, portanto, um isolamento adicional e mais espaço entre os fios torna-se importante para evitar a formação de arcos elétricos. Krisciunas e sua equipe planejam de acordo com o projeto dos sistemas de distribuição e controle, enquanto também trabalham para manter tudo compacto.
(foto: Unidade de Sistemas de Energia Elétrica da GE Aerospace. Crédito: GE Aerospace.)
Depois há a questão da redução de peso — outro princípio importante no setor — que se torna cada vez mais difícil à medida aumentam as demandas de desempenho de um sistema elétrico. Para isso, os engenheiros dependem de componentes como as placas modulares de potência da GE, componentes leves e flexíveis de distribuição de potência que eliminam a necessidade de centenas de disjuntores mecânicos. Os transistores de carboneto de silício (SiC) desenvolvidos na GE Research, em Niskayuna, Nova York, também possibilitam grandes avanços. “O carboneto de silício tem sido um capacitador essencial para o que fazemos”, diz Krisciunas. “Ele nos permite criar sistemas de energia de alta tensão que são mais leves “. Os transistores SiC também podem suportar temperatura e níveis de potência mais altos do que os transistores tradicionais baseados em silício.
O trabalho realizado pela GE Aerospace’s Electrical Power Systems também é fundamental para as metas de sustentabilidade da GE Aerospace, entre eles o objetivo de atingir zero emissões líquidas de carbono com os produtos vendidos. “Estamos continuamente avançando na tecnologia que permitirá que os sistemas elétricos de maior potência sejam neutros em carbono até 2050”, diz Krisciunas.
Em parceria com a divisão de Motores da GE Aerospace, a equipe de Sistemas de Energia Elétrica está contemplada no investimento de cinco anos da GE, de 260 milhões de dólares, no desenvolvimento de um sistema de propulsão elétrica híbrida de classe megawatt com a NASA. “Esta parceria é fundamental para combinar nossa experiência em energia com a equipe de sistemas e a experiência em motores para um sistema elétrico híbrido. Estamos preparados de forma única para a integração”, diz ele. “O teste inicial do sistema híbrido foi feito em nosso laboratório, no campus da Universidade de Dayton — uma grande colaboração entre a indústria e o meio acadêmico”.
Seja o próximo trabalho em sistemas elétricos que proporcionam flexibilidade de configuração para jatos executivos, propulsão eficiente para aviões comerciais, ou capacidades avançadas para projetos de aviação militar, uma coisa é uma constante para Krisciunas: “Vamos continuar a lançar produtos que impulsionem o que há de mais moderno e tecnológico”