Aviación verde

Aviación verde

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Los que me conocen saben que siempre he amado la aviación. Quería ser piloto de pruebas incluso antes de querer ser astronauta, pero acabé dedicándome a la energía. Mi tesis de licenciatura combinaba mis dos intereses, ya que versaba sobre el uso del hidrógeno como combustible para la aviación, una idea muy promocionada a finales de la década de 1970 por Lockheed y otras empresas, con una propuesta para construir Tristars alimentados con hidrógeno para el transporte entre Estados Unidos, Europa y Oriente Medio. (Este documento está ahora en línea aquí). Yo mismo dejé de volar hace unos años y todavía lo echo de menos. Como todo el mundo sabe, la aviación es un problema importante en términos de emisiones, con 500 millones de toneladas de CO2 al año que se espera que se tripliquen para el año 2050, y a veces me cuesta cuadrar el deseo de minimizar las emisiones y el impacto medioambiental con la necesidad y el deseo de viajar, especialmente con la cantidad de viajes en avión que he hecho en los últimos cinco años.

Para empezar, no creo que podamos (o debamos) suprimir el deseo humano básico de viajar. De hecho, creo que esto es un reflejo del impulso de exploración, sin el cual seguiríamos siendo los primates arborícolas o incluso los mamíferos oceánicos de los que descendemos. Del mismo modo, no deberíamos limitar la exploración espacial, de hecho deberíamos hacer más, es simplemente un impulso humano fundamental. Teniendo en cuenta esto, además de todas las tendencias económicas convencionales (es decir, el aumento de la riqueza lleva a un aumento de los viajes).La cuestión es cómo cambiar la tecnología y con qué rapidez podemos hacerlo, especialmente en la cultura de la seguridad y el entorno normativo de la aviación.

Hace una década se hizo hincapié en los biocombustibles y se invirtió mucho capital en la producción de biocombustibles y en su prueba en los aviones. La seguridad es, por supuesto, fundamental en la aviación y siempre he dicho que preferiría no volar en un avión con biocombustible durante los primeros cinco años de su uso (lo mismo se aplicaría a los aviones eléctricos), aunque eso habría sido diferente si me hubiera convertido en piloto de pruebas. Está claro que los biocombustibles y los combustibles sintéticos tendrán un papel importante, pero el sueño final es la energía eléctrica. Incluso hace una década la idea de los aviones eléctricos era ciencia ficción, pero desde entonces los avances en la tecnología de las baterías, junto con el trabajo de los emprendedores y las grandes empresas, han hecho que el sueño de la aviación eléctrica parezca mucho más cercano.

Un reciente artículo de AirSpaceMag.com describía algunos de los avances, como el avión regional de pasajeros de Eviation que se supone que volará en 2019 (y que tiene el extraño nombre de Alice). No debería ser una sorpresa, ya que hemos visto lo mismo en los coches eléctricos, pero la elección de la propulsión eléctrica conlleva cambios significativos en la forma en que se diseña el resto del avión, tanto en términos de estructura como de disposición. Gran parte de la estructura de los aviones está diseñada para soportar las tensiones de motores relativamente pesados y vibrantes. Los motores eléctricos son más ligeros, pero, por supuesto, hay que tener en cuenta el enorme peso de las baterías, que representarán el 60% del peso total del Alices. A modo de comparación, el combustible representa el 48% del peso de un Boeing 747 completamente cargado. La autonomía del Alice se estima en 650 millas a 275 mph.

Resulta interesante que los costes de explotación previstos sean lo suficientemente bajos como para que el coste para los pasajeros se reduzca entre un 30 y un 60% en comparación con un avión convencional, ahorrando en combustible y mantenimiento. Bonny Simi, Presidente de JetBlue Technology Ventures, se cita en el artículo diciendo que en los viajes cortos los turbohélices regionales tienen un coste de asiento disponible (ASM) de 0,15 a 0,20 dólares.Los aviones de mayor capacidad y de largo recorrido tienen un coste por asiento disponible (ASM) de entre 0,08 y 0,12 dólares, ya que vuelan a mayor altura, donde los aviones son más eficientes y pasan proporcionalmente menos tiempo en los despegues y ascensos. Simi continúa diciendo que "las previsiones para los aviones eléctricos [que vuelan] entre 300 y 700 millas estiman entre 10 y 12 céntimos" (entre 0,10 y 0,12 dólares por ASM). Si este tipo de ventaja en los costes es posible, el motor económico está claro.

Como todo el mundo sabe, la tecnología de las baterías está mejorando rápidamente y los costes están bajando. Sin embargo, queda mucho camino por recorrer antes de que los aviones más grandes puedan ser eléctricos. El "número mágico" para que los vuelos de larga distancia sean viables se cifra en 1.000 Wh/kg de peso de la batería, mientras que las baterías actuales se sitúan en el rango de 270-300 Wh/kg. La batería de un Tesla S almacena 85 kWh y pesa 540 kg, lo que supone una energía específica de 157 Wh/kg. El objetivo de 1.000 Wh/kg para un avión viable no parece tener en cuenta las posibles mejoras en la reducción de la resistencia aerodinámica (y posiblemente los nuevos avances en las estructuras ligeras). El profesor Viswanathan, de la Universidad Carnegie Mellon, afirma que una batería que produzca entre 400 y 500 Wh/kg podría propulsar un avión entre 200 y 400 millas con una sola carga.

EasyJet se ha fijado el objetivo de empezar a operar rutas eléctricas en un plazo de 10 años y Noruega ha propuesto que todos los vuelos de menos de 1,5 horas sean totalmente eléctricos para 2040. EasyJet se ha asociado con Wright Electric, que está trabajando en un avión que podría transportar a 120 personas en vuelos de 300 millas o menos. Aunque estos objetivos son emocionantes, no debemos olvidar el ciclo de promoción y el tiempo (y la enorme cantidad de dinero) que se necesita para certificar las nuevas aeronaves para las operaciones públicas. Hay un largo camino, y mucho capital, entre los anuncios y las páginas web brillantes y las imágenes generadas por ordenador y un avión volador y certificado. Como destaqué en mi tesis de licenciatura, no sólo hay que innovar e invertir en las aeronaves, sino que la infraestructura de tierra tendría que cambiar considerablemente. Cuando se construyó la Terminal 5, se diseñó con conexiones eléctricas en tierra de mayor capacidad, ya que el A-380 estaba entrando en servicio; imaginemos la capacidad de energía adicional que se necesita en los aeropuertos para la recarga de los aviones eléctricos, así como el impacto de las operaciones debido al tiempo de carga necesario.

En el extremo más grande y de largo alcance del espectro, la dirección del viaje es hacia los híbridos. En 2008, Boeing presentó el concepto SUGAR (Subsonic Ultra-Green Aircraft Research) Volt, que no se ha construido. La NASA también está trabajando en conceptos híbridos. En el Centro de Investigación Glenn, la atención se centra en conceptos que podrían transportar a 150 personas a largas distancias. Además de los diseños de los sistemas de propulsión, los conceptos incluyen los diseños de alas mixtas altamente eficientes, un gran cambio de los diseños de tubo con los que estamos familiarizados. (Creo que fue el pionero de la aviación de bajo coste Freddy Laker quien dijo que estaba en el negocio de los "tubos de aluminio"). Los diseños de alas mixtas pueden ahorrar el 50% del uso de combustible y la NASA está avanzando hacia la financiación de un avión X volador a gran escala para 2021. En julio de 2018, en el Salón Aeronáutico de Farnborough, el Secretario de Negocios del Reino Unido, Greg Clark, anunció un impulso de 343 millones de libras en I+D por parte del gobierno y la industria, incluyendo 58 millones de libras para el vuelo eléctrico.

La aviación siempre ha sido increíblemente innovadora. Treinta y tres años separaron al Wright Flyer del DC-3, el primer avión de transporte aéreo realmente eficaz; treinta y siete años separaron al DC-3 del Boeing 747, que redujo significativamente los costes y permitió el auge de los viajes internacionales; cuarenta años separaron al Boeing 747 del Boeing 787, que tiene un consumo de combustible un 50% menor. Con toda la investigación sobre las innovaciones en el diseño de los aviones, el diseño de los motores, la propulsión eléctrica y las baterías, está claro que los aviones pueden seguir siendo mucho más eficientes y, en última instancia, mucho más limpios para el medio ambiente que en la actualidad. La carrera está en marcha entre la reducción de las emisiones mediante una mayor eficiencia y nuevas tecnologías de propulsión y el aumento de la demanda de viajes aéreos.

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