Flywheel: tecnologia do passado para os carros do futuro

Com a aproximação do fim das reservas de combustíveis fósseis, cada vez mais fabricantes de automóveis investem em meios alternativos de gerar energia. Embora opções envolvendo o uso de baterias elétricas e painéis solares pareçam cada vez mais atraentes, uma tecnologia do passado pode ser a verdadeira responsável por mudar os carros como os conhecemos.

Flywheels, também conhecidas como "volantes", são instrumentos utilizados pela humanidade há centenas de anos. As primeiras descrições desse tipo de objeto datam do século IX, e não é difícil encontrá-los em diversos meios de produção — porém, foram necessários anos de evolução para que a indústria automobilística começasse a considerar seu uso em larga escala.

O que é uma flywheel?

Flywheels são rodas que giram em uma grande velocidade, armazenando energia cinética durante o processo. Essa energia pode ser aplicada em diversas finalidades, que incluem a geração de eletricidade e a movimentação de automóveis, caminhões e engrenagens, entre outras opções.

(Fonte da imagem: Divulgação/Ricardo UK)

Uma das principais vantagens dessa tecnologia é o fato de que ela trabalha de forma muito mais eficiente do que as baterias tradicionais. Em geral, um instrumento do tipo perde somente entre 5 ae10 % da energia que recebe, enquanto as baterias de última geração, por mais eficientes que sejam, costumam perder 20% de sua energia em processos químicos internos.

Porém, as flywheels tiveram seu uso limitado durante muito tempo devido a limitações físicas. Girando a velocidades extremamente altas, o material com que as rodas são feitas tende a se deslocar em direção às suas bordas, o que faz com que o instrumento literalmente cresça. Além disso, a fricção com o ar faz com que dispositivos do tipo muitas vezes se esfarelem devido ao esforço excessivo.

Tecnologia reformulada

Para escapar desses problemas, as flywheels modernas são construídas com materiais extremamente duradouros e possuem sistemas que trabalham no vácuo, evitando assim as consequências da fricção que ocorre quando a roda do dispositivo gira a grandes velocidades.

O design mais moderno existente atualmente faz parte do chamado “kinetic energy recovery system” (Kers, ou sistema de recuperação de energia cinética, em uma tradução livre), desenvolvido pelo time Williams de Fórmula 1. Os dispositivos criados pela empresa são construídos em compostos de carbono e não possuem qualquer espécie de conexão física entre suas rodas e o veículo que elas abastecem, confiando em uma conexão elétrica para que isso aconteça.

(Fonte da imagem: Reprodução/Patentdocs)

Outras companhias, como a Ricardo UK, também estão investindo bastante no desenvolvimento da ideia. A empresa construiu uma flywheel que usa um disco de fibra de carbono com 30 centímetros de diâmetro capaz de atingir 60 mil RPM, o que significa que sua borda consegue atingir o chamado Mach 3, ou três vezes a velocidade do som.

“Claramente, para conseguir isso, tivemos que fazer a flywheel rodar no vácuo, ou a fricção do ar que teríamos em sua parte externa iria causar perdas muito grandes de energia”, afirmou um representante da empresa à BBC. “Isso também iria aquecer os compostos ao ponto em que a roda iria se desintegrar”, complementa.

Para manter o vácuo do dispositivo, a companhia utiliza uma câmera fechada com acoplamentos magnéticos. Além de evitar problemas, a grande velocidade com que o dispositivo roda permite aos engenheiros gerar grandes quantidades de energia sem ter que depender de um grande torque para que isso aconteça.

Flybus

Embora atualmente o uso de flywheels esteja restrito a veículos projetados para correr em circuitos de Fórmula 1, não deve demorar muito para que a tecnologia apareça em outras categorias de automóveis. O maior exemplo disso é o projeto “Flybus”, constituído por um ônibus equipado com a tecnologia que promete ser extremamente econômico.

Uma das principais vantagens desse meio de transporte é o fato de que os veículos trabalham em um esquema em que freadas são uma parte constante de sua rotina. Como as flywheels se recarregam justamente nesse momento, a incorporação delas pode resultar em uma economia substancial de combustível em um futuro próximo. “É uma tecnologia que funciona muito bem com grandes intensidades de energia, sem que seja preciso armazená-las durante muito tempo”, afirma a Ricardo UK.

Segundo a Williams, sua tecnologia GyroDrive é capaz de gerar uma economia de até 30% no combustível usado por um ônibus, ao mesmo tempo em que há uma redução na emissão de CO2. A companhia afirma que o sistema desenvolvido por ela pode servir até mesmo para ativar totalmente o sistema elétrico de um veículo.

Desenvolvimentos futuros

Os testes realizados em projetos como o Flybus devem ser essenciais para determinar o futuro da tecnologia. Caso as flywheels provem que são seguras, confiáveis, eficientes e baratas, a técnica pode começar a ser aplicada em outros produtos desenvolvidos pela indústria automobilística.

(Fonte da imagem: Divulgação/Ricardo UK)

A expectativa é que, dentro de um prazo máximo de cinco anos, as rodas comecem a ser incorporadas em alguns carros convencionais. Previsões indicam que isso pode significar o lançamento de veículos que apresentam uma redução de 12 a 15% no consumo de combustíveis em relação aos modelos disponíveis atualmente no mercado.

Os novos carros construídos com a tecnologia também devem apresentar vantagens relacionadas a seu preço, que deve ser 50% inferior aos de modelos com motores híbridos. Além disso, os veículos podem ganhar um grande aumento em seu desempenho, sem que seja preciso investir em grandes mudanças no design das máquinas ou em seus processos de fabricação para que isso aconteça.

Fontes: BBC, Ricardo UK, Universidade do Texas, About.com, Phys.org