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Dissertação

{pt_PT=Análise de Ciclo de Vida de Aeronaves para Mobilidade Aérea Urbana utilizando Baterias e Células de Combustível} {} EVALUATED

Detalhes: {pt=O aumento significativo de automóveis nos últimos anos além de ter aumentado as emissões de poluentes aumentou também o tráfego rodoviário nos grandes centros urbanos. A mobilidade aérea urbana é uma das alternativas a qual é analisada neste trabalho, com recurso a três configurações diferentes de aeronaves elétricas com capacidade de descolagem e aterragem verticais (eVTOL): Lift + Cruise (L+C), Tilt -Rotor (TR) e Tilt -Wing (TW). Apesar dos sistemas propulsivos propostos para estas aeronaves serem elétricos a fonte de energia não é 100% limpa. Por isso, foi realizado um estudo para avaliar soluções a baterias de lítio e a células de combustível usando hidrogénio (hidrogénio verde e azul). As três aeronaves e respetivas versões foram projetadas e dimensionadas, tendo a configuração TR apresentado o melhor desempenho em termos de energia necessária para realizar uma viagem predefinida. O uso de hidrogénio verde produzido via eletrolise, demonstrou ter menos impactos ambientais em relação ao hidrogénio azul produzido por intermédio de gás natural, devido à utilização de menos recursos para a sua produção. Comparando a produção de baterias com as células de combustível, estas últimas apresentam um maior impacto na saúde humana, devido ao uso da platina. No entanto, as aeronaves movidas a hidrogénio necessitaram de menos energia para desempenhar a mesma missão, por isso caso o hidrogénio venha de uma fonte sustentável (verde) poderá ser uma boa solução para o futuro., en=The substantial growth of cars in recent years has led not only to an increase of pollutant emissions but also to an increase of road traffic in large urban centers. Urban air mobility is a possible solution, which is analyzed in this work, where three different electric Vertical Take-Off and Landing (eVTOL) aircraft are considered: Lift + Cruise (L+C), Tilt -Rotor (TR) e Tilt -Wing (TW). Even though the propulsion systems of these eVTOL aircraft are electric, the energy source is not entirely clean. Thus, a study comparing two energy sources, batteries lithium and fuel cells running on hydrogen (green and blue hydrogen), is performed. The three aircraft and their respective versions are designed and sized for a given urban mission. From the conceptual design, the TR configuration is observed to require the least amount of energy to accomplish the design mission. The use of green hydrogen produced via water electrolysis has shown to have a lower environmental impact relatively to the blue hydrogen produced by natural gas reform, due to the use of fewer resources in its production. When comparing the production of batteries with the production of fuel cells, the latter ones present a higher impact regarding human health, due to the use of platinum. However, the aircraft running on hydrogen require less energy to accomplish the same mission. Thus, green hydrogen could be an interesting solution for eVTOL aircraft. }
Keywords: {pt=Mobilidade aérea urbana, projeto aeronáutico, células de combustível, baterias de lítio, hidrogénio, avaliação do ciclo de vida, en=Urban air mobilty, aircraft design, fuel cells, Li-based batteries, hydrogen, life cycle assessment}

Discussão: outubro 26, 2021, 15:0