Baterias, energia do voo e o Boeing 787

Dois jarros de terracota, chapas de cobre e uma barra de ferro encontrados por arqueólogos em uma localidade nas proximidades de Bagdá sugerem que a tecnologia da bateria – em suas várias formas – data de quase 2.000 anos. Descobriu-se que, juntos os artefatos poderiam formar uma bateria funcional.

Mas foi o trabalho do inventor americano Benjamin Franklin – que cunhou o termo “bateria" e demonstrou que era possível armazenar eletricidade – que inspirou outras explorações científicas. Como muitas tecnologias, as baterias de hoje são resultado de testes constantes, avanços incrementais e da soma de conhecimentos. 

A eletricidade tem sido usada para impulsionar voos desde os primórdios da aviação. Orville e Wilbur Wright usaram uma faísca elétrica para inflamar uma mistura de gás e ar do motor de combustão interna que permitiu ao Wright Flyer levantar voo e aterrissar nos livros de história.  

Desde então, as aeronaves ficaram cada vez mais complexas, com necessidades de desempenho e recursos operacionais que exigem sistemas elétricos cada vez mais avançados, dos quais as baterias são um componente integral.

Um breve tutorial
Para entender o papel das baterias no sistema elétrico do 787, primeiro é preciso entender como elas funcionam. As baterias fornecem energia elétrica, pura e simplesmente. E cada uma das duas baterias principais a bordo do 787 precisa armazenar uma quantidade expressiva de energia – 65 amperes hora (A-h) a 32,2 volts, ou mais de 2.000 watts hora de energia. 

Para colocar esses números em perspectiva, pense na bateria de um carro elétrico. Se ela fornecer 80 A-h, significa que o carro pode rodar com a carga da bateria por 80 horas, caso o sistema elétrico precise de apenas um ampere para operar – ou por uma hora, caso o carro precise de 80 amperes para operar. Da mesma forma, qualquer combinação de amperes necessários e tempo pode ser atendida desde que o produto não seja maior do que 80. O número de A-h é uma aproximação; a voltagem e a quantidade de corrente não cai instantaneamente a partir de certo ponto; em vez disso, ela diminui com o tempo. 

Uma vantagem das avançadas baterias de hoje é que elas possibilitam uma combinação melhor entre voltagem e corrente, tornando a produção de energia mais sustentável. A quantidade de energia que a bateria deve fornecer a partir de suas reações químicas internas é determinada pela quantidade de energia que o sistema precisa para funcionar. Determinar a quantidade de energia que o sistema elétrico de uma aeronave requer é um fator crítico de design para os engenheiros.  

Em sua forma mais simples, as baterias possuem três componentes: eletrodos positivos e negativos (chamados de terminais, quando estão fora da bateria) e um eletrólito. Quando os terminais são conectados a uma carga externa, uma reação química dá origem aos elétrons – uma corrente elétrica.

Os fatores que determinam a quantidade de corrente produzida incluem as cargas do sistema e o tipo de bateria. Uma boa forma de entender isso é fazendo uma analogia com o sistema de água residencial: o reservatório armazena a água (energia na bateria), a força que empurra a água para fora da torneira é a pressão (voltagem) e o tamanho do cano determina a quantidade de água levada para a residência (corrente).   

Baterias primárias
O 787 possui duas baterias principais recarregáveis – a bateria da unidade de força auxiliar (APU) e a bateria principal. Embora sejam peças idênticas, elas têm propósitos distintos.

A função principal da bateria da APU é oferecer energia para dar partida na APU, uma pequena turbina situada na cauda da aeronave. Quando em funcionamento, a APU pode fornecer energia para as operações em terra e ligar os quatro geradores – dois em cada motor –  que, por sua vez, são usados para ligar os motores. Uma segunda função da bateria da APU é alimentar as luzes de navegação. Juntas, a APU e sua bateria também integram as múltiplas camadas de redundância que garantiriam energia na remota possibilidade de uma perda das fontes primárias de energia. A bateria da APU está localizada bem atrás das asas, do lado direito, no compartimento de equipamentos eletrônicos traseiro (EE), sob o assoalho da cabine principal.  

Em terra, a bateria principal “alimenta” os sistemas da aeronave, dando vida à aeronave antes da partida dos motores e oferecendo suporte a várias operações em terra, como reabastecimento. Mas uma vez que os motores tenham sido ligados, a energia elétrica da aeronave passa a vir dos quatro geradores dos motores, não da bateria. Durante o voo, a bateria principal fica de prontidão para oferecer energia reserva durante a transição de fontes de energia e alimentar sistemas críticos, no caso improvável de haver uma falha. Ela fica no EE frontal, sob o assoalho da cabine principal, na parte frontal da aeronave.