En los últimos años, la tecnología de propulsión eléctrica y híbrida está revolucionando la movilidad en diversas industrias, desde la automotriz y la aeroespacial hasta el sector ferroviario y marino. En Airbus, la investigación en electrificación busca sentar las bases para la adopción futura y la aceptación regulatoria de medios alternativos de propulsión para aviones, helicópteros y vehículos aéreos urbanos.
Propulsión Híbrida-Eléctrica en la Aviación
La ambición de descarbonización de la industria aeronáutica requiere una variedad de tecnologías, incluyendo la mejora de operaciones e infraestructuras, el despliegue de combustibles sostenibles para la aviación (SAF, por sus siglas en inglés) y la innovación tecnológica. Conceptos de propulsión prometedores, como los aviones híbridos o las celdas de combustible de hidrógeno, están siendo desarrollados. En noviembre de 2022, Airbus y el Grupo Renault firmaron un acuerdo de investigación y desarrollo para acelerar las hojas de ruta de electrificación de ambas compañías. En junio de 2023, Airbus y STMicroelectronics firmaron un acuerdo para avanzar en la investigación de la próxima generación de semiconductores, un elemento clave para la transición de la industria aeroespacial hacia aviones híbridos y totalmente eléctricos como el demostrador ZEROe o el CityAirbus NextGen.
En una configuración híbrida, un avión utiliza varias fuentes de energía en vuelo, ya sea en tándem o alternativamente. La combinación de fuentes de energía – combustible para aviones o combustibles sostenibles combinados con electricidad – optimiza la eficiencia energética general y reduce el consumo de combustible. La propulsión híbrida-eléctrica permite una mejor gestión de la energía, reduciendo el consumo de combustible hasta en un 5% en comparación con un vuelo estándar. La electricidad puede provenir de baterías o celdas de combustible que convierten el hidrógeno en electricidad. En noviembre de 2022, Airbus presentó su motor impulsado por celdas de combustible de hidrógeno.
Un avión eléctrico es una aeronave completamente impulsada por electricidad. En lugar de combustible para aviones, estos modelos están equipados con baterías recargables de iones de litio y motores eléctricos conocidos por su salida de cero emisiones de carbono. Con una sola carga, pueden gestionar viajes de menos de 1,000 millas. Las fuentes de energía alternativas incluyen solar, red eléctrica, transmisión de energía inalámbrica o incluso un enfoque híbrido, parte eléctrica y parte motor de combustión.
Beneficios y Desafíos de los Aviones Eléctricos
Los beneficios de los aviones eléctricos son evidentes: «Funcionando con electricidad, la aviación no solo se vuelve más sostenible, sino que también reduce drásticamente la contaminación acústica y las emisiones de carbono producidas por los aviones», dijo Mogale Modisane, ingeniero de ENGIE y representante del Consejo Mundial de Energía de las Naciones Unidas. «Sus motores son impulsados por paquetes de baterías que proporcionan un vuelo más silencioso y suave en comparación con sus contrapartes de combustión».
La aviación es responsable del 3.5% del cambio climático, razón por la cual en 2021 la Agencia de Protección Ambiental emitió un estándar de emisiones de gases de efecto invernadero exclusivo para aviones. Este movimiento tiene mucho potencial: cambiar de aviones a combustibles fósiles a aviones eléctricos puede reducir las emisiones de CO2 hasta en un 88%. Sin embargo, con la llegada de taxis aéreos y eVTOLS, la pregunta de cómo las compañías planean superar los desafíos de la aviación eléctrica – potencia, peso, densidad de energía y alcance, por nombrar algunos – sigue en el aire.
¿Cómo Funcionan los Aviones Eléctricos?
Los aviones eléctricos funcionan sobre un principio de propulsión eléctrica. En lugar de usar motores a reacción que queman combustible, los motores eléctricos impulsan las hélices para generar empuje o los rotores para generar elevación, dependiendo del modelo, explicó Ahmed Khan, ingeniero mecánico y bloguero tecnológico en Fly That Drone y TechRandm. La energía se almacena en grandes baterías de iones de litio a bordo, que pueden representar más de la mitad del peso de la aeronave. Las baterías de iones de litio son las mismas que alimentan nuestros portátiles, teléfonos y coches eléctricos. Pueden cargarse entre viajes mientras están estacionadas o en vuelo mediante paneles solares o sistemas regenerativos impulsados por el flujo de aire.
Como la aviación eléctrica aún está en sus primeras etapas, es demasiado pronto para precisar un tiempo o distancia de vuelo promedio. Actualmente, las empresas están comenzando a realizar pruebas experimentales o avanzando hacia ellas. Actualmente, el récord de distancia recorrida lo tiene Solar Impulse 2, que viajó más de 5,000 millas sin parar desde China hasta Hawái durante el vuelo solar alrededor del mundo en 2015 y 2016.
Mark Tonkin, primer oficial piloto de Atlas Air e instructor de vuelo certificado, señaló que, incluso en esta etapa temprana, muchos de los aviones eléctricos se están utilizando para enseñar a pilotos en formación. En términos generales, estima que la mayoría de las aeronaves tienen un alcance de vuelo de 20 minutos a una hora, dependiendo de las condiciones ambientales. «La energía regenerativa y solar no es suficiente para operar la aeronave de manera consistente», dijo Tonkin, «y el viento juega un papel importante en la capacidad de una aeronave, reduciendo potencialmente su alcance». Otros factores que afectan a las aeronaves alimentadas por baterías incluyen el calor y la carga útil. «Sin embargo, se espera que los avances en la tecnología de baterías y la eficiencia del motor aumenten significativamente el alcance de las aeronaves eléctricas en los próximos años», agregó Tonkin, con algunas compañías ya desarrollando aeronaves híbridas-eléctricas que pueden durar hasta 1,000 millas.
Con un viaje inaugural de ocho minutos a una altitud de 3,500 pies, el primer avión comercial totalmente eléctrico del mundo – llamado Alice – completó su primer viaje el 27 de septiembre de 2022 en un centro de pruebas de vuelo en Washington. El esbelto jet de dos hélices y nariz afilada es completamente alimentado por baterías y puede acomodar a nueve pasajeros. Y produce cero emisiones, un objetivo compartido por prácticamente todos en la tecnología del transporte.
El Futuro de la Aviación Eléctrica
El camino hacia un vuelo bajo en carbono requiere una combinación de tecnologías y esfuerzos de colaboración entre fabricantes de motores y otras industrias, como la automotriz. A medida que continúan los avances en la investigación y el desarrollo, los aviones eléctricos están posicionados para convertirse en una parte integral de un futuro más sostenible en la aviación. Aunque los desafíos persisten, el potencial para reducir las emisiones de carbono y la contaminación acústica, junto con la mejora de la eficiencia energética, hace que la electrificación de la aviación sea una dirección prometedora para la industria.
La adopción de aviones eléctricos no solo transformará la forma en que volamos, sino que también contribuirá significativamente a los esfuerzos globales de descarbonización, allanando el camino hacia un futuro más limpio y sostenible para todos.
