A los autos impulsados por electricidad les siguen las aeronaves; cómo están los desarrollos y cómo colaboran los sistemas híbridos de propulsión
LONDRES (The Economist).- Los autos eléctricos son limpios y silenciosos. Y, según parece, son el futuro. Tesla, una firma estadounidense que ha hecho mucho por ayudar a que los autos eléctricos pierdan su imagen de producto de lujo para gente con preocupaciones ecologistas, tiene dificultades para cubrir la demanda de su Modelo 3 de gama media (aunque eso no le ha impedido anunciar sus planes para fabricar camiones eléctricos también). Volvo, fabricante sueco, ha dicho que desde 2019 todos sus autos serán eléctricos, al menos en parte. Volkswagen tiene planes de ofrecer opciones a batería en todas sus marcas; General Motors ha hecho ruidos similares. Algunos países, incluyendo China, Gran Bretaña y Francia, están pensando en prohibir vehículos con motor a combustión interna, algo que tendría efecto en un par de décadas.
No todas las formas de transporte son igualmente fáciles de electrificar. Una de las más difíciles es la aviación, en la que el poder de las baterías se choca con un problema serio: el peso. Los combustibles fósiles contienen aproximadamente 100 veces la energía que una batería de ion-litio. En tierra, ese es un problema que se puede resolver con diseño. Para una máquina que debe alzarse al cielo, es mucho más difícil. Pero no imposible.
Docenas de firmas están trabajando en aviones a electricidad de todas las formas y tamaños. Algunos asemejan autos voladores, como los que respalda Larry Page, uno de los fundadores de Google. Otros son máquinas al estilo de los drones, que podrían operar como taxis aéreos autónomos. Pipistrel, una compañía eslovena, ya hace un avión de entrenamiento eléctrico de dos asientos. Airbus produjo otro avión de dos asientos, el E-fan, aunque recientemente abandonó el proyecto.
La razón se hizo evidente el 28 de noviembre, cuando Airbus anunció algo más ambicioso. Se asoció con Rolls-Royce, fabricante de turbinas de jet británico, y Siemens, un grupo eléctrico alemán, para convertir a un pequeño avión comercial en un aparato de prueba volador, para demostrar la factibilidad de propulsión híbrida-eléctrica. "Estamos entrando en un nuevo mundo de la aviación" dijo Frank Anton, jefe de Siemens Aircraft. Y predijo que la energía eléctrica será tan significativa para la aviación comercial como lo fue la invención del motor de jet.
La visión general es que la tecnología de las baterías aún no está a la altura de fabricar aviones comerciales totalmente eléctricos. Pero los sistemas híbridos acercarán a las aeronaves eléctricas al despegue.
El equipo de Airbus piensa modificar un BAE 146, un avión regional de 100 asientos con cuatro motores de jet convencionales. El primer paso será reemplazar uno de esos motores con una unidad eléctrica de 2 MV, consistente en una hélice contenida en una carcasa. Como pasa en un auto híbrido, la hélice será movida por la combinación de una batería y un extendedor de autonomía, que podrá encenderse en etapas del vuelo para alimentar las hélices o cargar la batería.
Los vuelos de prueba comenzarían en 2020. Si son exitosos, se reemplazará un segundo motor. Se espera que los resultados provean suficientes datos para diseñar un avión híbrido-eléctrico con 50 o 100 asientos, que entraría en servicio hacia 2030.
Otros aviones podrían estar antes en el aire. Zunum Aero, una firma con sede cerca de Seattle, espera tener un avión de 12 asientos híbrido-eléctrico listo para volar en 2022, ayudada por inversiones de Boeing y JetBlue.
Tales aeronaves, esperan sus diseñadores, servirán como puente a aviones plenamente eléctricos. Superar el problema del peso será complicado. Para los aviones grandes que vuelan rutas largas, la electrificación plena puede no llegar a darse jamás, aunque sistemas híbridos reducirían su consumo de combustible. Pero los cambios de diseño pueden ayudar. Airbus cree que puede incorporar sus motores eléctricos al fuselaje para reducir la resistencia al aire. Y la energía eléctrica ofrece ventajas que compensan sus grandes problemas. Una es que los motores de combustión no son muy eficientes en la conversión de su energía a movimiento. Mucha energía se desperdicia como calor, mientras que un motor eléctrico puede rendir mucho más y tienen muchas menos partes, lo que significa que requieren menos mantenimiento, que es un alto costo en la aviación.
Esas son todas las razones por las que Zunum piensa concentrarse, al menos al principio, en rutas relativamente cortas, donde tienen la mayor significación las ventajas de eficiencia de los motores eléctricos. La idea, dice Ashish Kumar, el CEO de la firma, es atender a cientos de pequeños aeropuertos estadounidenses que han sido dejados de lado al pasar los vuelos a centros más grandes. La aeronave de la firma volará a alrededor de 550 kilómetros por hora y tendrá un alcance de 1130 kilómetros. Como la máquina de Airbus, usaría un solo motor pequeño de jet en la parte trasera del fuselaje, para hacer funcionar un generador que podría dar energía a las dos hélices de 500 KV y cargar las baterías, que estarán montadas en las alas y que estarán diseñadas para reemplazarse por otras con carga luego del aterrizaje. De este modo, en algunos aeropuertos el tiempo de escala podría ser de no más de diez minutos.
Las baterías tienen otra ventaja respecto de los combustibles fósiles: como tecnología subdesarrollada, tienen mucho por mejorar. Al aumentar la producción, impulsada por las industrias automotriz y electrónica, la capacidad de las baterías está creciendo y los precios caen.
Días atrás, por ejemplo, la firma surcoreana Samsung Electronics, dijo que incorporando grafeno -una forma de carbono ultradelgada- en una batería de ion-litio había logrado aumentar su capacidad de energía en un 45% y reducir el tiempo necesario para la recarga. Una idea prometedora es una batería de litio de estado sólido, que reemplaza el electrolito líquido de las actuales celdas con un sustituto sólido. Esas tendencias, según Kuma, permitirían a su aeronave incrementar su alcance a alrededor de 2400 kilómetros para 2035 y tal vez, incluso, eliminar el generador a bordo.
Combinar todos estos beneficios y limitaciones en una sola cifra es difícil. Paul Eremenko, jefe tecnológico de Airbus, dice que un avión híbrido eléctrico con una fila de asientos sería "seguro, eficiente y costo-efectivo". Para las aerolíneas, la cifra importante es el CASM (sigla en inglés que se refiere al costo por asiento disponible por milla). Zunum sostiene que su avión tendrá un CASM de 8 centavos. Oliver Wyman, una firma de analistas de aviación, calcula que el CASM promedio para las aerolíneas estadounidenses fue, en 2016, de 11 centavos.
Al igual que los autos eléctricos, las aeronaves eléctricas ofrecerían otros beneficios que valen la pena, pero son más difíciles de cuantificar. Serían más silenciosas que los aviones jet, lo que puede ser atractivo para aeropuertos cerca de grandes ciudades. Serían más limpios también, al producirse la electricidad de fuentes de bajo contenido de carbono. Los escépticos dudan de que el problema del peso pueda superarse jamás.
Pero lo cierto es que poca gente predijo el ritmo de la electrificación en otras áreas. Si las aeronaves eléctricas pueden ofrecer viajes puerta a puerta más rápidos, evitando aeropuertos congestionados y, al mismo tiempo, proveer tarifas más bajas, entonces los viajeros aéreos estarán felices.
Traducción de Gabriel Zadunaisky
