Dirigíveis podem voltar aos céus para impulsionar economia sustentável

Com informações do IIASA

Já existe uma indústria de dirigíveis tentando trazer de volta as aeronaves mais leves do que o ar.
[Imagem: Hybrid Air Vehicles/Divulgação]

Setor aéreo baseado em dirigíveis

A reintrodução dos dirigíveis - grandes naves de transporte mais leves do que o ar - no mix de transporte mundial pode contribuir para reduzir as emissões de carbono do setor de transportes e ainda desempenhar um papel no estabelecimento de uma economia sustentável baseada no hidrogênio.

Essas aeronaves mais leves que o ar poderiam, em última instância, aumentar a viabilidade de um mundo 100% sustentável, dizem os autores de um estudo patrocinado pelo IIASA, um instituto científico internacional na Áustria que conduz pesquisas sobre questões críticas envolvendo as mudanças ambientais, econômicas, tecnológicas e sociais globais.

O professor Walter Leal Filho, da Universidade do Vale do Rio dos Sinos, em Porto Alegre, é um dos signatários da análise.

Os dirigíveis foram introduzidos na primeira metade do século XX, antes que os aviões fossem usados para o transporte de longo alcance de cargas e passageiros. A sua utilização no transporte de carga e passageiros foi, no entanto, rapidamente descontinuada por várias razões, incluindo a sua velocidade mais baixa em comparação com a dos aviões, a falta de previsões meteorológicas confiáveis e o risco de uma explosão de hidrogênio - o desastre do Hindenburg, de 1937, serviu como a pá de cal na aposentadoria precoce dessas gigantescas e silenciosas naves.

Sem concorrência, o setor de transporte aéreo baseado em aviões cresceu até se tornar responsável por cerca de 25% das emissões globais de CO2 causadas pelos seres humanos.

A ideia é usar as correntes de jato para impulsionar os dirigíveis, reduzindo seu consumo de combustível.
[Imagem: Hunt et al. - 10.1016/j.ecmx.2019.100016]

Retorno dos dirigíveis

Ocorre que, desde então, avanços consideráveis nas ciências dos materiais, na capacidade de prever o clima e a necessidade urgente de reduzir o consumo de energia e as emissões de CO2 têm trazido os dirigíveis de volta às conversações políticas, empresariais e científicas como uma possível alternativa de transporte.

O que a equipe que assina o estudo está propondo é justamente a criação de uma indústria de transportes aéreos baseada em dirigíveis e balões, que poderia ser desenvolvida usando as correntes de jato como meio de energia para transportar cargas ao redor do mundo.

As correntes de jato são um núcleo de ventos fortes que flui de oeste para leste, cerca de 8 a 12 quilômetros acima da superfície da Terra. De acordo com os pesquisadores, dirigíveis voando na corrente de jato podem reduzir as emissões de CO2 e o consumo de combustível em relação aos aviões, uma vez que a própria corrente de jato contribuiria com a maior parte da energia necessária para mover as aeronaves entre os destinos.

Os cálculos indicam uma viagem completa em torno da Terra com duração de 16 dias no hemisfério norte e 14 dias no hemisfério sul. Esse tempo é consideravelmente menor em comparação com as atuais rotas de navegação marítima, particularmente no hemisfério sul.

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A equipe também levou em consideração os balões e fez comparações com outras formas de geração de energia renovável, como as fazendas solares.
[Imagem: Hunt et al. - 10.1016/j.ecmx.2019.100016]

Viabilizar a Economia do Hidrogênio

Os pesquisadores argumentam que a reintrodução dos dirigíveis no setor de transporte também poderia oferecer uma alternativa para o transporte de hidrogênio. O hidrogênio é um excelente portador de energia, com uma pretensa "Economia do Hidrogênio" sendo postulada há muito tempo, já que sua queima não produz poluentes. Dado que a eletricidade renovável - o excesso de energia eólica ou energia solar, por exemplo - pode ser transformado em hidrogênio, há muito otimismo de que a economia do hidrogênio se tornará parte fundamental de um futuro limpo e sustentável.

Um dos desafios para implementar uma economia baseada no hidrogênio é resfriar o hidrogênio abaixo de -253º C para liquefazê-lo. O processo consome quase 30% da energia incorporada no gás, com energia adicional de cerca de 3% necessária para transportar o hidrogênio liquefeito.

A equipe propõe que, em vez de usar energia na liquefação, o hidrogênio em forma gasosa seja transportado dentro do balão ou aeróstato e impulsionado pela corrente de jato com uma menor necessidade de combustível. Uma vez que a aeronave ou balão chegue ao seu destino, a carga pode ser descarregada removendo de 60% a 80% do hidrogênio usado para levantar a nave, deixando de 40% a 20% do hidrogênio dentro do veículo para fornecer flutuabilidade suficiente para a viagem de retorno sem carga.

Para lidar com o risco da combustão do hidrogênio no dirigível, os autores sugerem automatizar a operação de carregamento e descarregamento dos dirigíveis a hidrogênio e projetar percursos de voo que evitem cidades, para reduzir o risco de fatalidades em caso de acidente.

Outro aspecto interessante revelado pelo estudo é a possibilidade de que aeróstatos e balões também possam ser usados para melhorar a eficiência da liquefação do hidrogênio. Como a temperatura da estratosfera (onde os dirigíveis voarão para utilizar a corrente de jato) varia entre -50º C e -80º C, isso significa que menos energia será necessária para atingir a marca de -253º C se o processo acontecer a bordo da nave. A energia necessária para o resfriamento adicional necessário poderia ser gerada usando o próprio hidrogênio no dirigível.

Este dirigível para missões humanitárias ainda é apenas um conceito, mas mostra que a indústria aeronáutica tradicional leva a ideia a sério.
[Imagem: Bombardier/Divulgação]

Fazer chuva

A junção de dirigíveis e hidrogênio também apresenta uma série de possibilidades adicionais, por exemplo, o processo de geração de energia a partir do hidrogênio produz água, muita água - uma tonelada de hidrogênio produz nove toneladas de água.

Essa água poderia ser usada para aumentar o peso do dirigível e economizar ainda mais energia em sua trajetória descendente.

Outra aplicação possível para a água produzida seria a produção de chuva, com a liberação da água produzida a partir da estratosfera, a uma altura em que ela irá congelar antes de entrar na troposfera, onde então irá derreter novamente. Isso reduz a temperatura e aumenta a umidade relativa da troposfera até que ela se sature e comece a chover. Essa chuva artificial, por sua vez, inicia um padrão de chuva de convecção, alimentando ainda mais umidade e chuva no sistema. Esse processo poderia ser usado para aliviar o estresse hídrico em regiões afetadas pela seca.

"Os dirigíveis foram usados no passado e forneceram grandes serviços à sociedade. Devido às necessidades atuais, os dirigíveis devem ser reconsiderados e devolvidos aos céus. Nosso trabalho apresenta resultados e argumentos a favor disso. O desenvolvimento de uma indústria de dirigíveis reduzirá custos de embarque de cargas de entrega rápida, particularmente em regiões distantes da costa. A possibilidade de transportar hidrogênio sem a necessidade de liquefazê-lo reduziria os custos para o desenvolvimento de uma economia sustentável e baseada em hidrogênio, aumentando a viabilidade de um mundo 100% renovável," concluiu o pesquisador Julian Hunt, do IIASA.

Bibliografia:

Artigo: Using the jet stream for sustainable airship and balloon transportation of cargo and hydrogen
Autores: Julian David Hunt, Edward Byers, Abdul-Lateef Balogun, Walter Leal Filho, Angeli Viviani Colling, Andreas Nascimento, Yoshihide Wada
Revista: Energy Conversion and Management
DOI: 10.1016/j.ecmx.2019.100016