PRODUÇÃO ACADÊMICA Repositório Acadêmico da Graduação (RAG) TCC Ciências Aeronáuticas
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Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Título: Perspectivas para a utilização de motores elétrico-híbridos na aviação comercial brasileira
Título(s) alternativo(s): Perspectives for hybrid-electric engines use in Brazilian commercial aviation
Autor(es): Nascimento, Elizabeth Mateus Franca do
Primeiro Orientador: Silva, Tammyse Araújo da
metadata.dc.contributor.referee1: Monteiro, Raul Francé
metadata.dc.contributor.referee2: Fernandes, Andréluiz da Silva
Resumo: A utilização de motores elétrico-híbridos tem como base duas fontes de energia para gerar empuxo ou tração, quais sejam, a fonte elétrica e a turbina a gás, possibilitando operações mais sustentáveis e com menos custos. Na outra ponta, operadores aéreos, principalmente os das linhas aéreas, buscam alternativas de aeronaves eficazes que permitam a diminuição dos custos operacionais e que reduzam ruídos e gases poluentes. Diante desse cenário, deu-se início ao desenvolvimento de motores aeronáuticos alternativos dotados de tecnologia sustentável pelas gigantes do setor Boeing, Airbus e Cessna, resultando em protótipos com inserção no mercado entre 2024 até 2050. Assim, o objetivo desta pesquisa é verificar a viabilidade de utilização de motores elétrico-híbridos no transporte aéreo comercial brasileiro, analisando e comparando os impactos ambientais e econômicos com os motores convencionais. Como metodologia, optou-se por uma abordagem descritiva, utilizando-se de procedimentos bibliográficos e documentais. Como resultado, foram obtidos dados das empresas de transporte aéreo comercial nacionais Gol, Azul e Latam, os quais apresentaram elevados custos operacionais das aeronaves convencionais utilizadas por estas companhias. Em média, 25,1% dos gastos referem-se a combustível e lubrificantes e 16,18% a manutenção dos motores convencionais, e tais valores se elevam a cada ano. Desse modo, evidencia-se a necessidade de adoção de outras tecnologias capazes de reduzir tais custos. Com vistas a identificar soluções viáveis para a questão, realizou-se uma análise dos novos modelos de aeronaves elétricas e híbridas, tendo como foco principal a diminuição do consumo de combustível. A pesquisa evidenciou que a possibilidade dessa redução é real a partir do desenvolvimento do E-Fan X, da Airbus, do SUGAR Volt, da Boeing, e do Grand Caravan de motor híbrido, da Cessna. Entretanto, a tecnologia das baterias atuais no modelo da Airbus dificulta uma operação a longa distância, levando ao aumento de escalas em um único voo. Além disso, esta aeronave também apresentou demanda por mais frequência de manutenção. Sobre o protótipo da Boeing, ainda em fase de testes, não há resultados operacionais divulgados. A Cessna, de sua feita, divulgou que os modelos Caravan híbridos podem ter seu custo operacional reduzido em até 25%, devendo operar já em 2024. Trata-se, portanto, de uma possibilidade para a Azul Conecta, operadora destas aeronaves. De todo modo, maiores aviões, como os da família da Airbus e Boeing, já vem sendo substituídos por aeronaves mais econômicas e menos poluentes, como o A320 Neo, já operado no Brasil pela Latam, e o Boeing 737 Max 8, utilizado pela Gol, o que possibilita a troca de suas frotas por estes modelos, na ordem de 70 e 23 aviões, respectivamente. Apesar das mudanças nas frotas para aeronaves mais sustentáveis, Latam e Gol ainda não manifestaram interesse em aeronaves híbridas, mesmo porque ainda não estão disponíveis no mercado. Em suma, inferiu-se, a partir dos achados do estudo, que os maiores desafios para a inserção e consolidação das aeronaves elétrico-híbridas no mercado decorrem da frequência de manutenção e das limitações das baterias, que não comportam longas distâncias. Por outro lado, há possibilidade de inserção do modelo híbrido Gran Caravan da Cessna na regional da Azul, a Azul Conecta, prevista para o mercado em 2024.
Abstract: The use of hybrid-electric motors is supported on two sources of energy to generate thrust or traction, the electric source and the gas turbine, enabling more sustainable operations at lower costs. At the other end, air operators, especially airlines, are looking for efficient aircraft alternatives that allow a reduction in operating costs and reduce noise and polluting gases. Considering this context, the development of alternative aeronautical engines equipped with sustainable technology has started by the giants Boeing, Airbus and Cessna, which resulted in prototypes with market insertion between 2024 and 2050. Thus, the objective of this research is to verify the feasibility hybrid-electric motors’ using in Brazilian commercial air transport, analyzing and comparing the environmental and economic impacts with conventional motors. As a methodology, a descriptive approach was adopted, with bibliographic and documentary procedures. As a result, data from national commercial air transport companies Gol, Azul and Latam were obtained, which presented high operating costs of conventional aircraft. On average, 25.1% of expenses refer to fuel and lubricants and 16.18% to the maintenance of conventional engines, and these amounts increase every year, which points to the need to adopt other technologies capable of reducing such costs. In order to identify viable solutions to the question, an analysis of the new models of electric and hybrid aircraft was carried out, with the main focus on reducing fuel consumption. The research pointed that this reduction possibility is real with the development of E-Fan X, by Airbus, SUGAR Volt, by Boeing, and Grand Caravan with hybrid engine, by Cessna. However, the current battery technology in the Airbus model makes long-distance operation difficult, increasing stopovers on a single flight. In addition, this aircraft also demands more frequent maintenance. Concerning to Boeing prototype, still in testing phase, there are no operational results released. Cessna, in its turn, announced that hybrid Caravan models can have operating cost reduced by up to 25%, and should operate as early as 2024. This is a possibility for Azul Conecta, that operates these aircraft. In any case, larger planes, such as those of the Airbus and Boeing family, are already being replaced by more economical and less polluting, such as the A320 Neo, already operated in Brazil by Latam, and the Boeing 737 Max 8, used by Gol, which makes it possible to exchange their fleets for these models in the order of 70 and 23 planes, respectively. Despite changes towards more sustainable aircraft, Latam and Gol have not yet expressed interest in hybrid aircraft, even because they are not yet available on the market. In summary, it was inferred that the biggest challenges for hybrid-electric aircraft’s insertion and consolidation result from the frequency of maintenance and the limitations of the batteries, which, as said, do not support long distances. On the other hand, there is the possibility of inserting Cessna's hybrid Gran Caravan model in Azul's regional unit, Azul Conecta, scheduled for the market in 2024.
Palavras-chave: Custos
Costs
Motores elétrico-híbridos
Aviação comercial
Hybrid-electric
Hybrid aircraft
Commercial aviation
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA AEROESPACIAL::SISTEMAS AEROESPACIAIS::AVIOES
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Pontifícia Universidade Católica de Goiás
Sigla da Instituição: PUC Goiás
metadata.dc.publisher.department: Escola Politécnica
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.pucgoias.edu.br/jspui/handle/123456789/4341
Data do documento: 7-Jun-2022
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