Desde que o dirigível Hindenburg explodiu ao pousar em Nova Jersey em 1937, matando 36 pessoas, essas gigantescas aeronaves mais leves que o ar tiveram seu uso praticamente encerrado nos céus do mundo. Atualmente, pouco mais de uma dúzia continua operando, porém, voltados a publicidade e filmagens.

No início deste ano, uma empresa chinesa chamada Linyi Yunchuan Energy Technology promoveu a volta oficial dos dirigíveis como tecnologia de utilidade econômica em larga escala. Desta vez não mais no setor de transporte de passageiros, mas na geração de energia renovável.

Desenvolvido em parceria com a Universidade de Tsinghua, o S2000 é um sistema de energia eólica aerotransportada estratosférica (SAWES na sigla em inglês). Em outras palavras, um dirigível de 20 mil metros cúbicos, flutuando a 2 mil metros acima do solo, que mudou seu status de veículo para “usina”.

Depois de diversos testes de tecnologia (provas de conceito), realizados por diferentes protótipos, o S2000 foi o primeiro SAWES a atingir a escala de megawatts (MW). Ele é projetado para gerar cerca de 3 MW, o que o coloca no mesmo nível de uma turbina eólica terrestre moderna de grande porte.

Apesar do nome pomposo, o sistema de energia eólica aerotransportada estratosférica que completou seu voo de teste bem-sucedido na cidade de Yibin é, na verdade, um balão inflável cheio de hélio com 60 metros de comprimento, 40 metros de largura e 40 metros de altura. Em torno da grande bolsa de gás, uma estrutura de anel em forma de duto completa o conjunto.

Como o dirigível produz energia?

Engenhosamente simples, o funcionamento do dirigível começa com a lógica da flutuação, onde cada 1 metro cúbico de hélio consegue levantar aproximadamente 1 kg. Dessa forma, um volume de 20 mil m³ gera uma força de sustentação de cerca de 20 toneladas.

Esse empuxo permite que o dirigível sustente o seu próprio peso (envelope e gás), além da sua capacidade de carga. Portanto, o grande desafio dos engenheiros da Linyi Yunchuan foi diminuir o peso da estrutura. Por isso, em vez de usar uma única hélice gigante (como as turbinas de terra), o S2000 usa uma configuração com 12 turbinas menores de 100 kW cada.

Além de menores, essas turbinas são mais leves e vibram menos. Isso tem um motivo: se eles instalassem uma única hélice de 1,2 MW, o torque (a força de rotação) faria o dirigível girar sobre o próprio eixo como um pião. Mas as 12 podem girar em sentidos opostos (seis para cada lado), anulando o torque e mantendo o dirigível estável no céu.

Outro detalhe importante, mencionado em um comunicado, é que a bolsa de gás e a estrutura de anel criam juntas um formato único. O duto resultante atua como um canal aerodinâmico que captura e direciona o vento de forma mais eficiente para as turbinas.

Como as 12 unidades estão interconectadas a um barramento elétrico, a energia de todas é somada antes de ser enviada para baixo. Isso permite que um único cabo principal — o cabo de ancoragem — transporte toda a potência para a terra. No chão, essa energia passa por um transformador e entra direto na rede elétrica ou em baterias.

Sucesso do teste inicial e obstáculos futuros

Em seu teste inicial, o S2000 atingiu sua altitude operacional em cerca de meia hora e gerou 385 quilowatts-hora de energia. Para o CEO da Linyi Yunchuan, Dun Tianrui, “em seu nível atual de produção, uma hora de operação pode gerar eletricidade suficiente para carregar completamente cerca de 30 veículos elétricos de alta especificação do zero”.

Além dos materiais e da estrutura, a escolha de operar a 2 mil metros de altura foi fundamental para o sucesso do teste. Primeiramente, porque a velocidade e a confiabilidade do vento aumentam devido à redução do atrito da superfície causado pelo terreno, edificações e vegetação, fenômeno conhecido como “lei do poder do cisalhamento do vento”.

O segundo motivo justifica o uso do SAWES em vez de turbinas eólicas convencionais. É que essas estruturas tradicionais possuem altura de cubo entre 80 e 120 metros, com pás de rotor que variam de 45 a 75 metros de comprimento. Tal escala monumental torna a instalação impraticável em ambientes urbanos densos.

Além de poder flutuar mais de 1 quilômetro acima do prédio mais alto do mundo — o Burj Khalifa, em Dubai, com 828 metros —, um dos maiores diferenciais do S2000 é sua facilidade de implantação. O sistema inteiro pode ser transportado em contêineres padrão, e preparado, inflado e elevado em cerca de oito a nove horas.

Apesar do sucesso do teste, obstáculos permanecem: a escassez de hélio (um recurso não renovável e caro), a viabilidade comercial — o teste gerou apenas 385 kWh contra 3 MW projetados — e questões de segurança aérea, já que o cabo de 2 km exige espaço livre incompatível com táxis aéreos e drones projetados para um futuro próximo.