El futuro del vuelo - Tres futuros energéticos (¿eléctrico, hidrógeno o sólo menos?)

04 February 2020 por John Armstrong
El futuro del vuelo - Tres futuros energéticos (¿eléctrico, hidrógeno o sólo menos?)

Cada minuto despegan 84 vuelos en algún lugar del mundo y se realizan más de 4.000 millones de viajes en avión. Cada año se queman casi 300 millones de toneladas de combustible para aviones, lo que supone el 2,7% de las emisiones mundiales de CO2. Se espera que el transporte aéreo mundial se duplique en las próximas dos décadas. (El reto fundamental de la descarbonización de los vuelos es la densidad energética del almacenamiento. En la actualidad, las baterías de hierro-litio pueden almacenar alrededor de 250Whr por kilo, lo que es 30 veces menos denso que el combustible para aviones. El peso de las baterías acaba limitando la capacidad de

la capacidad de los aviones más grandes incluso para despegar del suelo, ¡y no digamos para llevar una carga útil! En el caso de los aviones más grandes, los combustibles alternativos, como el hidrógeno, con densidades energéticas más altas, pueden tener más sentido que la electrificación, pero sin una intervención reguladora significativa no sustituirán a nuestra flota actual, hambrienta de hidrocarburos, en un futuro próximo.


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En mi blog sobre elfuturo de la energía hice una afirmación muy atrevida sobre la reducción del 50% de los vuelos en 2030. Muchos comentarios sobre el artículo me informaron de que probablemente estaba equivocado, lo que me hizo pensar. Con mis otras predicciones, hay una vía de descarbonización razonablemente clara, es decir, el calor pasa a las bombas de calor yel automóvil a las baterías eléctricas (con algo de hidrógeno para el transporte de mercancías). El transporte aéreo no parece tan claro: ahora mismo no hay ninguna opción disponible y técnicamente probada para el transporte aéreo.

Cada minuto despegan 84 vuelos en algún lugar del mundo y se realizan más de 4.000 millones de viajes en avión. Cada año se queman casi 300millones de toneladas de combustible para aviones, lo que supone el 2,7% de las emisiones mundiales de CO2, y se prevé que el transporte aéreo mundial se duplique en las próximas dos décadas. (¡una gran diferencia con respecto a mi predicción de una reducción del 50%!) Este no es un problema que vaya a desaparecer.

Últimamente me ha entusiasmado ver el despegue de pequeñosaviones eléctricos, como el Alice, que, gracias a la tecnología delas baterías de los automóviles, puede recorrer distancias razonables con una sola carga y transportar a un par de pasajeros. También ha habido algunas declaraciones bastante audaces sobre la posibilidad de tener aviones grandes con motor eléctrico a finales de la década por parte de empresas como easyjet. Sin embargo, estos pasos de innovación no se acercan a la descarbonización de un vuelo de larga (o incluso corta) distancia.

El reto fundamental de la descarbonización de los vuelos es la densidad energética del almacenamiento... La física de las baterías parece funcionar para aplicaciones más pequeñas... pero no necesariamente para aviones más grandes. En la actualidad, las baterías de hierro-litio pueden almacenar alrededor de 250Whr por Kg, lo que es 30 veces menos denso que el combustible para aviones. Por lo tanto, el peso de las baterías acaba limitando la capacidad de los aviones más grandes incluso para despegar del suelo, por no hablar de transportar una carga útil.Las investigaciones han sugerido que para que los aviones impulsados por baterías funcionen, la densidad de energía tendría que acercarse a los 800WHr/Kg, es decir, casi triplicar la de la mejor tecnología disponible en la actualidad. Al ritmo actual de mejora de la tecnología, este tipo de densidad de energía no va a estar disponible hasta mucho después de 2050.

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Incluso si la densidad energética mejorada pudiera lograrse, aún queda un enorme desafío: el de cargar grandes aviones en tierra. Para ponerlo en contexto, un 747 necesita entre 40 y 50 MW de energía en el despegue. En la actualidad, un 747 tiene un tiempo de respuesta de 150 minutos y un 737 de Ryanair, 27 minutos. La infraestructura necesaria para poder cargar una batería tan grande con tanta rapidez sería increíble (¡ni hablar de cargar 1.300 vuelos al día en Heathrow!). Incluso si se resuelve el problema de la densidad de energía, aún queda mucho camino por recorrer para poder cargar el avión una vez que esté en tierra.

De cara a la próxima década, ¿qué significa lo anterior para el transporte aéreo?

Smaller electric airplanes will have a role to play

1. El desarrollo deaviones eléctricos de menores emisiones puede significar que veamos una explosión de aeropuertos regionales más pequeños con taxis aéreos sin piloto. Las distancias más cortas disponibles significarán que la aviación de saltos cortos puede convertirse en algo real. Además, los aviones más pequeños podrán volar a altitudes más bajas evitando la congestión y, con el peso convirtiéndose en algo crítico en el rango de eliminación del piloto, empieza a tener sentido, acelerando el vuelo autónomo para mejorar el caso económico.

charging 51000 cars at heathrow.

2. La demanda de electricidad en los centros de transporte se convertirá en un problema creciente. Con el aumento de los vehículos eléctricos, aumentará la demanda de la infraestructura eléctrica local: el aeropuerto de Heathrow, por ejemplo, tiene 51.000 plazas de aparcamiento. La carga de tantos vehículos requerirá un enorme refuerzo del suministro eléctrico. Suponiendo que los cargadores sean lentos (3KW) y que un 10% de los vehículos estén cargados, se necesitaría una conexión de 15MW sólo para los vehículos. - No importa si se quiere empezar a cargar también aviones gigantes (¡en tiempos rápidos!). Con los aviones eléctricos más pequeños no habrá necesidad de utilizar una infraestructura de centro gigante como ahora - los operadores podrán trasladarse a aeropuertos más pequeños más baratos donde la provisión de carga es más fácil (a partir de la energía solar local, por ejemplo).

3. En el caso de las aeronaves más grandes, los combustibles alternativos, como el hidrógeno, con una mayor densidad energética, pueden tener más sentido que la electrificación. La densidad energética de estos combustibles hará más lógico el cambio. El desarrollo decentros regionales de hidrógeno presenta oportunidades a nivel mundial, aunque a día de hoy nadie vuela comercialmente con hidrógeno, por lo que aún queda mucho camino por recorrer.

En conclusión, con la tecnología actual, la única manera de reducir las emisiones de carbono es volar menos. No existe una vía suficientemente clara para lograr un vuelo con menos o cero emisiones de carbono. Los aviones eléctricos más pequeños pueden complementar las rutas existentes, pero sin una intervención reguladora significativa no sustituirán a nuestra flota actual, hambrienta de hidrocarburos, en un futuro próximo.