Aviones eléctricos: la industria se prepara para el futuro

A lo largo de los últimos años, los pioneros han estado trabajando en tecnologías disruptivas en la ingeniería de propulsión. Los recientes éxitos con la propulsión eléctrica y el hidrógeno parecen ser el motor de una aviación moderna y sostenible. Aunque este cambio se enfrenta a numerosos retos, estos pioneros están ganando credibilidad. Los grandes actores de la industria están respondiendo a estas tendencias lanzando proyectos de innovación a gran escala, con el apoyo político y financiero de los gobiernos, creando una dinámica de cambio. ¿Cuáles son esas innovaciones? ¿Cuáles son las ventajas y los límites? ¿Qué hemos conseguido ya?

Desde la introducción de los motores a reacción hace más de 80 años, la industria aeronáutica ha experimentado una innovación espectacular, aunque los fundamentos no han variado. Hoy en día, la industria aeronáutica necesita reinventarse, ya que se enfrenta a retos críticos. El sector contribuye con el 2% de las emisiones mundiales de CO2 y debe reducir su impacto medioambiental para responder a la evolución de las demandas de los consumidores y la normativa. Hasta ahora, la aviación ha tenido un enfoque fragmentado para abordar este reto y ahora deben aplicarse medidas más drásticas. He aquí lo que podría ser el futuro de la aviación.

Aviones eléctricos con baterías: ya son una realidad

Los aviones eléctricos no son un invento nuevo, ya que participan en los círculos de la aviación desde los años 70. Durante décadas, estos aviones fueron aparatos experimentales con poca autonomía y casi nula carga útil. En los últimos años, el número de proyectos de aviones eléctricos se ha disparado(Roland Berger) y, gracias a las innovaciones que se citan a continuación, los vuelos comerciales-eléctricos parecen inminentes.

La principal ventaja de la propulsión eléctrica con baterías es su mínimo impacto en el medio ambiente. Con cero emisiones en vuelo, es, con mucho, la forma más limpia de operar un avión. Sin embargo, no es totalmente limpio, ya que la fabricación y el reciclaje de las baterías deben tenerse en cuenta en la evaluación del impacto global. Otra ventaja destacada de la propulsión eléctrica es que es casi silenciosa. Esto supone una ventaja estratégica para combatir la contaminación acústica, que en los últimos años se ha convertido en un problema medioambiental legítimo en los aeropuertos. Estos factores comienzan a explicar por qué los fabricantes y pioneros están impulsando la aviación eléctrica a la vanguardia.

Desde 2016, los proyectos de aviones de propulsión eléctrica han comenzado a florecer. Originalmente, estos aviones carecían de funcionalidad debido a su desequilibrio de peso inducido por las baterías - a menudo alcanzando el peso máximo con un solo piloto, y teniendo una capacidad de vuelo de sólo unos pocos minutos. Sin embargo, recientemente se ha producido un cambio en la tecnología de las baterías. Gracias a las innovaciones tomadas de la industria automovilística, la potencia de las baterías ha aumentado considerablemente hasta permitir un vuelo de hasta una hora de duración. Los fabricantes de baterías han mejorado la relación potencia-peso (potencia entregada dividida por el peso), el tiempo de carga y han aumentado la autonomía del avión en general.

Con una innovación constante que se ha convertido en la norma, el número de vuelos eléctricos se ha disparado desde 2019. En menos de 18 meses : H55 voló un BRM Aero equipado con su EPS (Sistema de Propulsión Eléctrica) en junio de 2019. Ampaire voló un Cessna 337 con un motor híbrido en junio de 2019. Magnix voló un Beaver comercial de Harbour Air (Canadá) en diciembre de 2019 - luego voló un Cessna Caravan en mayo de 2020. El cambio puede mostrarse a través del tamaño de las aeronaves. En junio de 2020, el fabricante de aviones Pipistrel recibió la certificación de tipo de la EASA (Agencia de Seguridad Aérea de la Unión Europea) para el Velis Electro, que funciona con baterías y es el primer avión eléctrico certificado en el mundo. Easyjet también ha decidido iniciar el desarrollo de sus vuelos comerciales eléctricos de corta distancia en colaboración con Wright Electric. Los vuelos comerciales eléctricos parecen ahora alcanzables.

Aunque las tendencias recientes muestran un progreso intermitente en la industria de la aviación, se ha producido un cambio sísmico en la credibilidad de la propulsión eléctrica y la energía de las baterías. El sector reconoce ahora que la electricidad es una alternativa viable para los aviones pequeños y los vuelos comerciales cortos. Por el momento, los aviones eléctricos de larga distancia no parecen realistas. La potencia necesaria para hacer volar un Boeing 787 o un Airbus A350 requeriría un peso tremendo de batería que aún no es alcanzable. Se han detenido proyectos de este tipo, como el proyecto E-Fan X(Airbus y Rolls Royce), abandonado en abril de 2020 por la crisis sanitaria.

En la actualidad, los aviones eléctricos alimentados por baterías sólo son una realidad para las aeronaves pequeñas. Aunque sabemos que todavía no veremos aviones eléctricos de largo recorrido en los próximos 20 años, las recientes innovaciones han llevado el concepto a una nueva escala y rompen barreras cada mes. Sin embargo, otra tecnología podría permitir la propulsión eléctrica sin las limitaciones de las baterías: el hidrógeno y las pilas de combustible.

Aviones eléctricos con hidrógeno (pilas de combustible) - futuros aviones de largo recorrido

Desde el programa espacial Gemini de la NASA en los años 60, el hidrógeno se ha aplicado en el sector aeroespacial de dos maneras diferentes: pilas de combustible y combustión. Ahora representa una tendencia destacada en la propulsión eléctrica como medio para reducir drásticamente el impacto medioambiental de la industria de la aviación.

Es importante señalar que el hidrógeno no ofrece una alternativa a los motores eléctricos, es una alternativa a las baterías. El hidrógeno sustituye la necesidad de baterías, ya que se transforma directamente en electricidad a través de pilas de combustible. Esta electricidad se utiliza después en el mismo motor eléctrico mencionado anteriormente. Estas pilas de combustible generan cero emisiones, sólo agua. Por eso el hidrógeno(verde) es una gran baza para la aviación limpia.

La ventaja de las pilas de combustible es que escapa al problema que plantean las pesadas baterías. En efecto, al producir electricidad directamente a partir del hidrógeno, ya no son necesarias las baterías, sino una alternativa ligera para el almacenamiento temporal. Las pilas de combustible son relativamente ligeras y poseen una gran relación potencia-peso. Sin embargo, no están exentas de defectos: ocupan mucho espacio y el almacenamiento de un gas como el hidrógeno es un reto, sobre todo a gran altura. Los fabricantes apenas están empezando a entender cómo manejar esta tecnología. El primer vuelo con pila de combustible en todo el mundo se produjo en septiembre de 2020 con ZeroAvia, que consiguió hacer volar un Piper Malibu modificado.

A diferencia de las baterías, la relación potencia-peso de las pilas de combustible les permite ser aptas para viajes de larga distancia. Esta es la razón por la que Airbus decidió trabajar en un avión de hidrógeno con cero emisiones para 2035. Presentaron conceptos híbridos que utilizan pilas de combustible de hidrógeno con combustión de hidrógeno en motores de turbina de gas modificados.

El hidrógeno también tiene la ventaja de ser fácilmente aceptado en la industria. Las infraestructuras existentes tienen capacidad para repostar y podrían adaptarse fácilmente al hidrógeno; las baterías requerirían una transformación drástica de la cadena de valor de la industria aeronáutica.

Como en cualquier transición a gran escala, hay que tener en cuenta la agenda política. La Comisión Europea está impulsando el desarrollo del hidrógeno, sobre todo para compensar su creciente retraso en la fabricación de baterías. Al apostar por el hidrógeno, los países europeos se posicionan estratégicamente entre los futuros mercados energéticos. Con inversiones a gran escala de actores globales como Air Liquide y Engie, y ayudas gubernamentales (Alemania, Francia, Reino Unido, Noruega), la industria aeronáutica puede contar con un fuerte apoyo para el desarrollo de este sector.

El hidrógeno se posiciona, por tanto, como un complemento y una alternativa a las baterías. La aviación necesitará la coexistencia de estas tecnologías para reducir significativamente el impacto medioambiental de la industria.

¿Qué pasará después?

La industria de la aviación se enfrenta a una crisis sin precedentes en un contexto medioambiental muy duro. Aunque la IATA espera que el tráfico aéreo vuelva a la normalidad en 2024, el corto plazo parece sombrío. Esta situación obliga a los principales actores del sector a comprometer a los accionistas en perspectivas a largo plazo mediante la construcción de proyectos ambiciosos y perturbadores. A la vista de la situación ecológica, de la nueva normativa y de las expectativas de los consumidores, la nueva visión a largo plazo es clara: la nueva era de la aviación es limpia y sin emisiones de carbono.

Afortunadamente, esta nueva era coincide con la madurez de muchas innovaciones tecnológicas favorables al medio ambiente y con una fuerte voluntad política. El sector de la aviación puede confiar en los pioneros de la industria para seguir rompiendo barreras mediante la propulsión eléctrica y las pilas de combustible. A través de la innovación, la sinergia política y la intención económica, una revolución tecnológica sostenible podría ganar impulso en la industria aeronáutica.

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