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Cambio Climático

La cuestión de peso que impide despegar a los aviones eléctricos

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Las baterías podrían ya impulsar los aviones, pero el peso limita la distancia de vuelo

  • por Casey Crownhart | traducido por Ana Milutinovic
  • 16 Septiembre, 2022

Varias start-ups están explorando cómo podrían los aviones eléctricos contribuir a descontaminar el sector de la aviación, que representa alrededor del 3% de las emisiones de gases de efecto invernadero en todo el mundo. El problema consiste en que, según un análisis reciente, los aviones eléctricos actuales podrían transportar solo a una docena de pasajeros de manera segura y únicamente alrededor de 30 millas (48 kilómetros).

El factor limitante es la batería, en particular la cantidad de energía que se puede almacenar en un espacio pequeño. Si ha experimentado el poco sitio para las piernas en un asiento estrecho junto a la ventanilla o le han cobrado por el exceso de peso del equipaje, probablemente esté familiarizado con las fuertes limitaciones de espacio y peso en los aviones.

Las baterías actuales apenas tienen la densidad de energía suficiente para suministrar energía a los aviones más ligeros. Y, aún así, el viaje solo cubriría la distancia de un trayecto largo en bicicleta.

Las baterías llevan aproximadamente 30 años acumulando una mayor cantidad de energía en espacios más pequeños, y las continuas mejoras podrían ayudar a que los aviones eléctricos se conviertan en una opción más factible para volar. Pero aún no están en ese punto. En definitiva, el futuro de los aviones eléctricos dependerá del progreso en la tecnología de baterías.

En marcha

La posibilidad del vuelo eléctrico es atractiva en muchos sentidos. La aviación contribuye con una parte cada vez mayor de las emisiones globales de gases de efecto invernadero que causan el cambio climático, y los aviones que funcionan con baterías podrían ayudar a acelerar la descarbonización en este sector que no para de crecer.

Las reducciones de emisiones podrían ser significativas. Un avión a batería con energía renovable podría producir casi un 90% menos de emisiones que los aviones actuales que funcionan con combustible para aviones, indica Jayant Mukhopadhaya, analista de transporte del Consejo Internacional de Transporte Limpio (ICCT). Las emisiones restantes provienen en gran parte de la producción de la batería, que probablemente se deba cambiar cada año para la mayoría de los aviones.

Las baterías también son una forma eficiente de usar la electricidad. En un avión eléctrico, alrededor del 70% de la energía utilizada para cargar la batería pondría en marcha el avión. Hay algunas pérdidas en la batería y en el motor, pero esta eficiencia es alta en comparación con otras opciones que se están considerando para descarbonizar el sector de la aviación. Con el hidrógeno y combustible sintético, por ejemplo, las eficiencias podrían bajar hasta de 20% a 30%.

Dado ese potencial, varias start-ups esperan tener pequeños aviones eléctricos que realicen viajes relativamente cortos antes de que finalice esta década.

Heart Aerospace, una start-up con sede en Suecia, se encuentra entre las empresas que intentan capitalizar la promesa de la futura comercialización de baterías para aviones eléctricos. Sus aviones de 19 asientos comenzarán sus vuelos de prueba en 2024 y podrían estar volando de modo comercial en 2026, según el CEO Anders Forslund.

"Nuestro objetivo es crear la forma más económica, rápida y ecológica de moverse por el mundo", afirma Forslund.

La compañía planea empezar en nichos de mercado, como cruzar los fiordos en Escandinavia. Estas rutas son difíciles de sustituir con transporte terrestre y en algunos países, como Noruega, podrían ser subsidiadas por el Gobierno.

Sin embargo, Forslund asegura que estos viajes son solo el inicio y que el objetivo es expandir los vuelos regionales a nivel mundial. Incluso con la actual tecnología de batería, la compañía afirma que sus aviones podrían volar ya unos 400 kilómetros o 250 millas. Es la misma distancia que entre la ciudad de Nueva York y Boston (en EE UU) o París (Francia) y Londres (Reino Unido).

Los requisitos de batería para volar incluso estos trayectos cortos son bastante importantes. Los aviones de 19 asientos de Heart llevarán alrededor de 3,5 toneladas de baterías a bordo, para una capacidad combinada comparable a la de ocho a 10 vehículos eléctricos.

Wright Electric, una start-up con sede en EE UU, apunta a aviones aún más grandes. La empresa, que planea modernizar los aviones de 100 asientos con baterías para rutas cortas, también prevé volar en 2026.

Turbulencias

En la industria también hay escépticos de que tales aviones puedan tener éxito sin grandes mejoras en las baterías. "La tecnología de la batería aún no está lista", señala Mukhopadhaya.

En un informe reciente del ICCT, Mukhopadhaya y sus colegas encontraron que el alcance de los aviones eléctricos estaría muy limitado por la existente tecnología de almacenamiento de energía. "Francamente, nos sorprendió lo terrible que era el alcance", admite.

Los analistas calcularon, usando las estimaciones de las actuales densidades de batería y las restricciones de peso de un avión, que los aviones de 19 asientos impulsados por batería tendrían un alcance máximo de aproximadamente 260 km (160 millas), significativamente menor que la afirmación de la empresa de 400 km (250 millas).

Forslund argumenta que las estimaciones de los analistas externos no dan una imagen real de la tecnología de la compañía, ya que no conocen los detalles sobre el conjunto de baterías y el diseño de su avión. La empresa planea diseñar su propio avión en lugar de adaptar un modelo existente para que funcione con baterías.

Los requisitos de reserva podrían limitar bastante el verdadero alcance de los aviones eléctricos. Un avión necesita una capacidad adicional para sobrevolar el aeropuerto durante 30 minutos en caso de que no pueda aterrizar de inmediato, y también debe poder llegar a un aeropuerto alternativo a 100 km (60 millas) de distancia en caso de emergencia.

Cuando se tiene en cuenta todo eso, el alcance de un avión de 19 asientos se reduce de unas 160 millas a unas 30 millas (de 260 a 48 kilómetros). Para un avión más grande como los aviones de 100 asientos que está construyendo Wright, serían menos de seis millas (10 kilómetros).

"Ese requisito de reserva es, al final, lo peor", cree el director del laboratorio de sistemas de transporte aéreo del University College London (Reino Unido), Andreas Schafer.

El futuro del vuelo

En última instancia, Schafer cree que el futuro de los aviones eléctricos depende del futuro de las mejoras en las baterías.

Según el análisis del ICCT, las baterías tendrían que duplicar básicamente su densidad de energía para permitir las rutas cortas que buscan las start-ups. Es probable que esa mejora se acerque al límite de las baterías de iones de litio, que se utilizan hoy en día para vehículos eléctricos y productos electrónicos de consumo. Incluso con este tipo de progreso, los aviones eléctricos solo podrían volar suficiente para reducir menos del 1% de las emisiones de la industria de la aviación para 2050.

Para que los aviones eléctricos tengan un papel más importante en la descarbonización del sector de la aviación, es posible que la densidad de energía se deba cuadriplicar, concluye Schafer. Esto podría requerir nuevos tipos de baterías para llegar a la comercialización.

Por otro lado, otras tecnologías como los combustibles alternativos y el hidrógeno verde tienen densidades de energía mucho más altas, por lo que son candidatos más probables para vuelos más largos, siempre que se puedan producir económicamente a escala.

Los aviones eléctricos podrían despegar pronto, tal vez incluso antes de que finalice esta década. Pero probablemente no podrán llevarnos muy lejos. Por ahora, a menos que haya un fiordo en el camino, será mejor ir en bicicleta o en tren.

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