El cambio de paradigma que para la industria automotriz representa la electrificación de los vehículos no es patrimonio exclusivo del sector del transporte terrestre. Los fabricantes de aviones, por ejemplo, también llevan años trabajando en la búsqueda de soluciones tecnológicas para electrificar sus aeronaves. En su caso, no obstante, el desafío es mucho mayor al tratarse de aparatos más voluminosos y pesados que requieren más energía para desplazarse.
Hasta ahora la industria aeronáutica ha conseguido su objetivo a medias. Ya hace años que vuelan aviones impulsados por motores eléctricos. Pero todavía se trata de aparatos pequeños, con capacidad para apenas una decena de pasajeros, u otros más grandes con una autonomía de vuelo limitada a 200 kilómetros como máximo.
Para ser rentables las grandes compañías necesitan operar con aviones de gran capacidad y con autonomía suficiente para cubrir distancias de miles de kilómetros. Algo que por el momento solo proporcionan los motores de combustión. Sin embargo, la industria aeronáutica no ceja en su empeño por conseguir aunar estos dos requisitos -capacidad y autonomía- para que dentro de unos años el transporte aéreo, responsable hoy del 75% de los gases de efecto invernadero, sea mucho más sostenible y respetuoso con el medio ambiente.
La NASA se ha sumado a este ambicioso propósito a través del programa N3-X con el que pretende crear una versión totalmente eléctrica del avión que lleva el mismo nombre. Se trata de una aeronave de fuselaje aerodinámico con capacidad para 330 pasajeros, como máximo, que utiliza un sistema de energía eléctrica de bajo consumo, que permitirá reducir el consumo de combustible, las emisiones y el nivel de ruido. Las previsiones de la agencia espacial norteamericana es que el avión esté listo en el año 2040.
Hasta ahora todas las iniciativas se centran en aviones muy pequeños o en aviones grandes con poca autonomía de vuelo
En un artículo publicado en la prestigiosa revista científica IEEE Sectrum, los investigadores de la NASA han dado a conocer tres posibles escenarios para crear una versión 100% eléctrica de su avión N3-X. Antes de poner negro sobre blanco en la publicación editada por el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos de Estados Unidos, solo se contemplaba la utilización de dos generadores a combustión para alimentar los motores eléctricos.
Este sistema híbrido es el que los investigadores liderados por la profesora Mona Ghassemi pretenden sustituir por una fuente de energía totalmente eléctrica. Para conseguirlo, primero deberán sortear el reto que supone la exigencia de generar una potencia de alrededor de 25 megavatios (25 millones de vatios o 25.000 kW).
Para poner los datos en contexto, solo señalar que el Boeing 787-8 de última generación, un avión parcialmente electrificado, necesita 1 megavatio de energía de fuentes renovables, mientras que el resto de la energía necesaria para el despegue proviene de la quema de combustible para aviones.
La energía que precisa el avión para despegar es uno de los mayores desafíos que deben superar los investigadores
“En otras palabras, necesitamos de 25 a 30 veces más energía para hacer que los aviones [parcialmente eléctricos] se vuelvan completamente eléctricos, y casi toda esta energía requerida es para el despegue”, admite Mona Ghassemi. La investigadora propone reemplazar los dos motores turboeléctricos del N3-X con cuatro unidades de energía electroquímica (EEU, por sus siglas en inglés) que incluyen baterías, celdas de combustible y supercondensadores.
En su artículo, los investigadores analizaron sus tres diseños de sistemas de energía eléctrica (EPS) en condiciones normales, así como escenarios en los que falló un componente del sistema de energía. Los resultados muestran que dos de los diseños podrían ser factibles en la vida real, incluso si una EEU fallara durante el vuelo.
Si bien todavía falta mucho camino por recorrer en lo que se refiere a estos diseños totalmente eléctricos, Ghassemi no se desanima. “Con los futuros avances proyectados en las baterías [de litio-aire y de litio-azufre], las energías específicas requeridas para el avión totalmente eléctrico de fuselaje ancho previsto pueden lograrse en los próximos 25 años”, señala la investigadora de la NASA. Pese a todo, admite que otra “solución prometedora” puede lograrse antes, como “los reactores compactos de fusión”.
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