Eletrificando os Céus – Quando os EVs Aéreos se Manifestarão?

Veículos elétricos terrestres estão na moda agora. Como compartilhamos antes, as vendas globais de EVs atingiram quase 14 milhões no ano passado, levando a frota elétrica global a 40 milhões em 2023.

Mas e quanto aos céus? Há algum progresso sendo feito em EVs aéreos? Bem, há, mas eles simplesmente ainda não são tão populares ou amplamente adotados como os EVs nas estradas. 

Antes de mergulharmos no estado de seu avanço, vamos primeiro ver o que são. Veículos elétricos aéreos são simplesmente aeronaves que utilizam energia elétrica. Eles incluem tanto veículos aéreos pilotados quanto não pilotados, que decolam e pousam verticalmente.

Considerando que a aviação é responsável por 3.5% das mudanças climáticas e, em 2021, a Agência de Proteção Ambiental (EPA) emitiu um padrão de emissões de gases de efeito estufa apenas para aeronaves, há agora um interesse crescente em EVs aéreos.

Em vez de usar combustíveis fósseis, essas aeronaves funcionam com eletricidade, o que, como observa Mogale Modisane, representante do Conselho Mundial de Energia da ONU:

“Não só torna a aviação mais sustentável, como também reduz drasticamente a poluição sonora e as emissões de carbono produzidas pelos aviões.”

Os motores dos EVs aéreos são alimentados por pacotes de baterias que permitem “uma viagem mais silenciosa e suave em comparação com seus equivalentes combustíveis”, acrescentou Modisane.

A Chegada da Mobilidade Aérea Urbana

Um dos principais exemplos desse novo modo de transporte aéreo é o eVTOL, que é uma aeronave elétrica de decolagem e pouso vertical. Portanto, eles não são realmente aviões; ao contrário, podem variar de drones de entrega a táxis aéreos urbanos.

Quando se trata de mobilidade aérea urbana (UAM), essas aeronaves elétricas estão entre as inovações que estão muito próximas de se tornarem realidade. Espera‑se que milhares de eVTOLs possam estar voando até o final desta década. 

Aclamados como acessíveis, silenciosos, seguros e ecologicamente amigáveis, você pode ser capaz de voar em um em breve, nos próximos anos, na verdade.

O Oriente Médio, em particular, está se tornando uma das regiões que mais crescem nas operações de eVTOL. Aqui, os Emirados Árabes Unidos e a Arábia Saudita estão na vanguarda das viagens aéreas do futuro. 

A fabricante americana de eVTOL, Joby, já assinou um acordo com a Autoridade de Estradas e Transportes (RTA) de Dubai para lançar serviços de táxi aéreo até 2026, com operações iniciais começando no próximo ano. Outra fornecedora americana de aeronaves eVTOL, Archer Aviation (ACHR ), assinou um acordo com Abu Dhabi para iniciar operações de táxi aéreo elétrico em todo o Emirado até o final de 2025.

O fabricante chinês EHang, por sua vez, já completou o primeiro voo de demonstração com passageiros do EH216‑S, uma aeronave eVTOL sem piloto, em Abu Dhabi no início deste ano. 

De acordo com especialistas da McKinsey, até 2030, as principais empresas da indústria de AAM (Mobilidade Aérea Avançada) para passageiros podem oferecer muito mais voos diários, que serão mais curtos e com menos passageiros a bordo, do que as maiores companhias aéreas do mundo. 

Nesse contexto, a Administração Federal de Aviação dos EUA (FAA) divulgou na semana passada regras finais para a operação de táxis aéreos. A FAA disse que os táxis aéreos pertencem à categoria de mobilidade aérea avançada (AAM). Eles são altamente automatizados, alimentados por eletricidade e possuem capacidades de decolagem e pouso vertical, explicou a agência.

Também considerados veículos de ‘elevação de potência’, eles combinam elementos de aviões e helicópteros, afirmou a FAA. Embora comecem usando rotas de viagem e estruturas de pouso já utilizadas por helicópteros, as novas regras permitirão que os pilotos treinem com um único conjunto de controles de voo. 

Aeronaves de elevação motorizada, disse o administrador da FAA, Mike Whitaker, são “a primeira nova categoria de aeronaves em quase 80 anos”, e as novas regras abrirão caminho para apoiar suas operações AAM generalizadas nos EUA.

Para avançar neste setor, no mês passado, a FAA concedeu uma subvenção de US$ 3.34mln à Wright Electric junto com seus parceiros, incluindo NASA, DOE e DOD, sob seu programa Fueling Aviation’s Sustainable Transition (FAST). Por meio dessa subvenção, a FAA pretende desenvolver uma nova classe de baterias para grandes aeronaves elétricas que possam acomodar mais de 100 passageiros, o que representa mais de 90% das emissões de carbono da indústria aeroespacial.

Abrindo Novos Territórios

À medida que a corrida para descarbonizar a indústria da aviação se intensifica, as empresas estão agora trabalhando em maneiras de fazer com que aviões de passageiros operem totalmente com energia elétrica.

O E9X é uma aeronave elétrica recém‑projetada, cujo design foi concebido pela startup de aviação Elysian e pela Universidade Tecnológica de Delft, na Holanda. A aeronave pode acomodar mais passageiros (90) e voar mais longe (até 500 milhas) com uma única carga do que se pensava ser possível.

Essas estimativas baseiam‑se em um pacote de bateria teórico de 360 watt-hours per kilogram. Em contraste, Tesla (TSLA ) batteries have a density of between 272 and 296 Wh/kg.

O peso da bateria elétrica, segundo Jayant Mukhopadhaya, pesquisador sênior do International Council on Clean Transportation (ICCT), é a principal limitação dessas aeronaves, pois as baterias comerciais convencionais armazenam cerca de 50x menos energia por libra do que o combustível de aviação. Como resultado, para alimentar uma aeronave do tamanho de um Boeing 737, precisaríamos de cerca de 35‑ton batteries.

“A tecnologia de baterias de alta densidade é um dos desafios no momento, porque escalar a produção e melhorar ainda mais a densidade permanecem cruciais para a adoção generalizada.”

– Simay Akar, a senior member at IEEE

Embora a bateria seja a principal preocupação, o design também é crítico. Assim, as asas da aeronave E9X são extremamente grandes em relação ao corpo do avião, o que aumenta sua eficiência aerodinâmica. 

“Você não deve assumir que um avião elétrico terá a aparência dos (mais bem‑sucedidos) aviões de hoje.”

– Reynard de Vries, director of design and engineering at Elysian

Além disso, as baterias não serão colocadas no fuselagem, mas sim nas asas, pois representam uma grande parte do peso da aeronave, e o peso deve ser colocado “onde a sustentação é gerada”.

O E9X, porém, é apenas um conceito por enquanto e não voará até, no mínimo, 2033. Contudo, já existem outras aeronaves elétricas de passageiros, como a Aviation Alice, cujo protótipo foi testado anos atrás, no final de 2022, com data‑alvo de 2027 para produção total. A Eviation Alice, entretanto, foi projetada para transportar apenas nove passageiros e duas tripulações, com alcance de cerca de 250 milhas náuticas. 

Portanto, há limitações claras para aviões elétricos; no entanto, sua capacidade de reduzir significativamente a pegada de carbono dos voos é grande demais para ser ignorada. É estimado que a transição para aviões elétricos pode reduzir as emissões de CO₂ em até 88%. Daí o foco crescente. 

Até o bilionário da tecnologia Elon Musk, que já está envolvido no design, fabricação e venda de EVs e dispositivos de armazenamento de energia em bateria, está discutindo o potencial e a possibilidade de aviões elétricos alimentados por baterias. Embora as baterias atualmente sejam “demasiado limitadas em alcance”, Musk acredita que elas podem ser viáveis em cerca de cinco anos.

Para isso, a densidade energética das baterias precisa melhorar, pois atualmente está atrás da do combustível de aviação. Musk acrescentou:

“(No entanto), os motores elétricos pesam muito menos e convertem a energia armazenada em movimento melhor do que os motores de combustão.”

Nesse meio tempo, a gigante chinesa de baterias Contemporary Amperex Technology Co Ltd (CATL) anunciou que voou com sucesso um avião de 4 toneladas usando suas “baterias condensadas” de ultra‑alta densidade, lançadas no ano passado. Os pacotes de bateria têm mais do que o dobro da densidade energética de qualquer outra no mercado, com 500 Wh/kg.

Essas baterias condensadas foram projetadas especificamente para serem de grau aeronáutico, com segurança em mente e para ampliar o alcance de aeronaves limpas. A empresa agora espera ter uma aeronave elétrica de 8 toneladas com alcance de 1,240‑1,865 milhas operando até 2027 ou 2028.

A Busca por Tecnologia Avançada de Baterias

Embora as empresas tenham começado a mudar o cenário da mobilidade aérea avançada (AMM) e o governo tenha começado a fornecer regras claras, os pesquisadores estão abordando o maior desafio e desenvolvendo novas baterias para EVs aéreos.

Para levar o transporte mais limpo aos céus, pesquisadores do Oak Ridge National Laboratory (ORNL) do Departamento de Energia (DOE) desenvolveram novos materiais de alta densidade energética para entender sua deterioração sob condições severas.

Os EVs aéreos não são apenas carros voadores. Assim, os pesquisadores concluíram que não podemos adaptar baterias de carros elétricos para uso em eVTOL, embora essa tenha sido a abordagem dominante até agora. 

“O programa eVTOL apresenta uma oportunidade única para criar um tipo totalmente novo de bateria com requisitos e capacidades muito diferentes do que já vimos antes.”

– Lead researcher Ilias Belharouak, an ORNL Corporate Fellow

O estudo constatou que as exigências de potência e desempenho das baterias eVTOL impactam negativamente sua durabilidade e longevidade. Isso ocorre porque, enquanto as baterias de carros elétricos descarregam a um ritmo uniforme, as baterias usadas em eVTOL requerem diferentes quantidades de energia para suas várias fases de voo, como subida, suspensão e descida.

“Isso nos obriga a responder questões sobre a interação entre segurança da bateria, vida útil de ciclos e estabilidade em altas temperaturas, enquanto equilibramos a necessidade de explosões curtas de alta potência com reservas de energia para voos de maior alcance.”

– Belharouak

A equipe de pesquisa desenvolveu baterias de íon‑lítio e as testou para as fases de subida do eVTOL. Também testaram um novo eletrólito desenvolvido pelo ORNL, que apresentou melhor desempenho, retendo mais capacidade durante as fases que exigem maior potência. A equipe está atualmente trabalhando em melhorias adicionais ao eletrólito e a outros componentes da bateria.

No início deste ano, pesquisadores da Chalmers University of Technology também relataram sua primeira avaliação do ciclo de vida de uma aeronave totalmente elétrica de dois assentos que está comercialmente disponível, a Pipistrel Alpha Electro, e a compararam com sua versão movida a combustível fóssil.

O estudo afirmou que, após cerca de 1.000 horas de voo, a aeronave elétrica supera a de combustível fóssil em termos de redução do impacto climático. A vida útil estimada da aeronave, por sua vez, é de pelo menos 4.000 horas.

De acordo com o estudo, o desenvolvimento adicional de baterias será um passo importante para reduzir os impactos do ciclo de vida das aeronaves elétricas.

O autor principal do estudo, Rickard Arvidsson, apontou para o desenvolvimento constante de baterias de íon‑lítio e novas tecnologias de baterias como as de lítio‑enxofre, que ainda estão em fase inicial de desenvolvimento, para melhorar o desempenho ambiental das aeronaves elétricas e torná‑las preferíveis às movidas a combustível fóssil. 

Impulsionado pelo papel crítico que as baterias desempenham e pelo número crescente de entregas de aeronaves comerciais e militares, o tamanho do mercado de baterias para aeronaves está previsto crescer de $4.26 billion in 2023 to $11.9 billion by 2031. And as airborne EVs gain more traction, this market size should grow even bigger.

Empresas Trabalhando para Tornar os EVs Aéreos uma Realidade

Agora, vamos analisar alguns nomes proeminentes no setor que têm trabalhado no avanço desse campo, que, segundo a análise da McKinsey de outubro de 2024, tem apresentado uma desaceleração no financiamento divulgado. 

O financiamento tem diminuído desde o pico em 2021, quando atingiu €6.8 billion. Esse financiamento caiu para €3.9 billion em 2023, o que é esperado ser semelhante para este ano. A queda “vem em um momento particularmente ruim” já que a maioria das empresas ainda precisa concluir o “desenvolvimento, prototipagem e testes necessários para a certificação de tipo”, que requer €1-2 billion.

Esse ambiente já começou a afetar as empresas. Então, vamos analisar mais a fundo essas empresas;

1. Joby Aviation

A empresa com capitalização de mercado de $3.78bln desenvolve táxis aéreos elétricos projetados para serviço comercial de passageiros. Suas aeronaves podem transportar um piloto e até quatro passageiros, com alcance máximo de cerca de 100 milhas e velocidades de até 200 mph. Joby já realizou extensos testes de voo, cobrindo mais de 30,000 milhas, e está agora no processo de estabelecer uma instalação de fabricação para produzir essas aeronaves em Dayton, Ohio.

Suas ações, no momento da escrita, estavam sendo negociadas a $5.27, down 2.75% YTD. It has an EPS (TTM) of -0.49 and a P/E (TTM) of -10.85. For Q2, it reported a net loss of $123 million while having $825 million in cash and short-term investments. The company is aiming for a type certificate by late next year, which is 37% through the stage four FAA certification process.

A empresa, que tem parcerias com Uber e Delta, lançou recentemente uma oferta pública para vender até $200 million de suas ações de common stock. No início deste mês, a Toyota, a maior acionista externa da Joby Aviation (JOBY ), anunciou outro $500 million investment in it to support its electric taxi’s certification and commercial production. 

2. Archer Aviation (ACHR )  

A Archer, com capitalização de mercado de $1.2bln, concentra‑se na mobilidade aérea urbana e está construindo um táxi aéreo elétrico chamado Maker. A empresa está atualmente construindo uma instalação na Geórgia para apoiar a produção de seus Midnight eVTOLs.

Atualmente, suas ações estão sendo negociadas a $3.41, down 44.45% YTD. It has an EPS (TTM) of -1.2 and a P/E (TTM) of -2.78.

Para o 2Q24, o CEO Adam Goldstein observou que seu livro de pedidos indicativo está em quase $6 bln while its operating expenses were $121.2 mln and net loss was 106.9 mln. Cash and cash equivalent for the quarter came in at $360.4 mln. At the beginning of the second half of 2024, Chrysler‑parent Stellantis said that it would invest an additional $55 million in Archer Aviation.

3. Lilium  

Esta empresa com capitalização de mercado de $88 mln está desenvolvendo um jato eVTOL usando tecnologia inovadora de empuxo vetorial elétrico em dutos. Eles fizeram progressos significativos, incluindo a montagem de seu sistema de propulsão elétrica, e estão mirando o lançamento comercial, com voos iniciais esperados nos próximos anos​.

Suas ações estão atualmente sendo negociadas a $0.1391, down 88.41% YTD. It has an EPS (TTM) of -0.16 and a P/E (TTM) of -0.88. In its Q1 2024 Shareholder Letter, Lilium observou advancing the production of its first Lilium Jets, starting battery pack production, and commercial order pipeline growing over 780 aircraft. 

Recentemente, a garantia de empréstimo de $50mln da empresa alemã foi rejeitada pelo governo federal. Following that, the air taxi firm declarou em um documento last week that its two main subsidiaries, Lilium GmbH and Lilium eAircraft GmbH, will file for insolvency in the coming days due to being unable to raise sufficient additional funds to continue their operations.

4. Vertical Aerospace  

Com capitalização de mercado de $109.67 million, Vertical Aerospace (EVTL ) tem trabalhado no avião VA‑X4 eVTOL, que é projetado para serviços de táxi aéreo. A empresa está focada em obter certificação e fez avanços em seu programa de testes​.

Suas ações, no momento da escrita, estavam sendo negociadas a $5.74, down 16.57% YTD. It has an EPS (TTM) of -4.23 and a P/E (TTM) of -1.36. Last month, the company anunciou a 1‑for‑10 reverse share split of its shares to increase the per‑share trading price.

Em 30 de junho de 2024, a empresa relatou caixa e equivalentes de caixa de $84 million. For the first half of the year, Vertical had an operating loss of $25 million and was awarded a $10 million UK Government grant from the Aerospace Technology Institute (ATI) for its next‑generation propeller development.

5. Surf Air Mobility

Esta é uma empresa de $24.53 million que opera serviços de voo tradicionais além de desenvolver uma versão eletrificada do Cessna Grand Caravan e planeja incorporar propulsões elétricas e híbrido‑elétricas em sua frota.

Suas ações caíram 83.96% YTD as they trade at $1.74. It has an EPS (TTM) of -88.16 and a P/E (TTM) of -0.02. In August, Surf Air Mobility (SRFM ) announced a one‑for‑seven reverse stock split.

Para o 2Q24, a empresa registrou $32.4 million in revenue and adjusted EBITDA loss of $11.8 million. Net loss, meanwhile, was $27 million, which included investment in R&D for electrification and software technology, stock‑based compensation, and transaction costs. 

Conclusão

Portanto, como vimos, os veículos elétricos aéreos (EVs) estão avançando rapidamente, aproximando‑nos de uma era de aviação mais limpa, silenciosa e eficiente. 

Embora desafios permaneçam, como a densidade das baterias e o design das aeronaves, inovações de pesquisadores e empresas sugerem que a aviação elétrica pode em breve se tornar parte integrante do transporte. E à medida que governos e indústrias trabalham juntos para enfrentar as preocupações climáticas, os EVs aéreos também podem desempenhar um papel fundamental na redução das emissões de carbono e na transformação das viagens aéreas para um futuro mais sustentável.

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