O uso elétrico contribui para o consumo de combustível?

Resposta curta

Em vôo, a menos que você use fontes externas de energia como o Sol, cada mudança no uso da eletricidade leva a uma mudança proporcional na quantidade de combustível queimado nos motores (ou na APU).

Em uma aeronave, os geradores só convertem energia química potencial de combustível em outra coisa, geralmente eletricidade, energia hidráulica ou energia pneumática.

Não há outra fonte de energia:

• As próprias baterias precisam ser carregadas, cobrando queima de combustível.
• O RAT ( ram air turbine ) usa energia do vento relativo criado pelo impulso do motor. Se o RAT é usado porque os motores e o APU estão inativos, o vento relativo é devido à perda de altitude criada pela gravidade. Essa energia cinética é a restituição da energia potencial acumulada durante a subida com os motores, assim com combustível.

Detalhes

Potência máxima do equipamento elétrico

As necessidades de energia elétrica de toda a aeronave podem ser completamente atendidas por um único gerador ou pela APU. Na família A320, o APU é um APS3200 fornecendo cerca de 90 kVA.

consumo de combustível de APU

A partir desta discussão PPRuNE , um A320 A APU pode consumir 130 kg por hora no solo e 51 kg por hora no FL300. No entanto, a APU fornece ao mesmo tempo eletricidade e purga a energia do ar.

consumo de combustível APU para geração de energia elétrica

No entanto, a quantidade de combustível usada para a única geração de eletricidade pode ser aproximada:

• Potência máxima exigida pelo equipamento da aeronave → 90 kVA AC.
• Assumindo uma média cos φ = 0,8 → Potência aparente = 110 kW DC.
• Assumindo 25% de eficiência para o sistema (turbina a gás + gerador) → A potência do combustível exigiu 440 kW.
• Energia de combustível necessária → 440 kWh por hora.
• Convertendo para joules (1 MJ = 0.28 kWh) → 440 kWh ≈ 1.570 MJ.
• Energia específica de querosene = 43 MJ / kg → Quantidade de combustível queimada em uma hora = 1,570 / 43 = 36 kg (45 L)

Portanto, são necessários aproximadamente 36 kg de combustível por hora para fornecer energia elétrica em um A320.

Observe que, em vôo, todos os geradores de motores estarão ativos e compartilharão a demanda total (alimentando diferentes barramentos por segurança), e a APU provavelmente ficará inativa. O consumo de combustível deve ser mais ou menos o mesmo, independentemente do número e da natureza dos geradores ativos. Um gerador de motor inativo ou descarregado pode ser visto como não afetando o consumo de combustível para fins práticos.

Motores que queimam a taxa máxima de combustível

Os motores têm um poder máximo. Quando os motores já estão em empuxo total, o aumento da carga elétrica irá desviar uma quantidade adicional de energia para o gerador. Esta quantidade sendo removida da energia utilizável para propulsão de aeronaves, a aeronave irá desacelerar.

(Atualizado, tendo em conta os vários comentários úteis - Obrigado!)

Bônus

A respiração aumenta o consumo de combustível também:

• Cada vez que um passageiro respira, ele rejeita o calor e o CO2 que devem ser evacuados para fora da aeronave.
• Alguma quantidade de ar deve ser substituída por ar novo pelo sistema de condicionamento.
• Este sistema usa energia elétrica ou pneumática e, novamente, o combustível deve ser queimado para criar essa energia.

Sim, porque (como um carro, por exemplo), a aeronave é um sistema fechado e toda a energia deve ser fornecida internamente. Assim, em vôo, essa energia deve vir dos motores e, portanto, o motor deve desacelerar ou usar mais combustível.

Não é possível, mas o efeito deve ser um pouco abaixo de 10%, mesmo quando quantidades máximas de eletricidade são consumidas. Muito mais energia é necessária e consumida apenas para voar.

Um eixo de gerador deve girar para produzir eletricidade, e a resistência para girar é proporcional à carga do gerador (quando o gerador não está carregado, somente o atrito permanece). Isso é física.

Um motor acoplado ao gerador terá mais resistência e deverá consumir mais combustível quando poderosos consumidores de energia estiverem conectados ao gerador.

No entanto, se o gerador A320 exigir 90 kW (a partir de outra pergunta), ele não fará parte significativa da potência do motor. Um motor de 747 produz 16275 Kw e até motores turboélices são classificados da ordem de alguns milhares de kW (3.362 kW para C-130 aqui ), então é improvável que o gerador tenha um impacto significativo na energia produzida mesmo quando estiver em carga máxima.