Se acercan aviones eléctricos:Los vuelos regionales podrían funcionar con baterías en unos años.

Los aviones eléctricos pueden parecer futuristas, pero no están tan lejos, al menos para vuelos cortos.

Los Velis Electros biplaza ya están zumbando silenciosamente por Europa, hidroaviones eléctricos Se están probando en Columbia Británica y están llegando aviones más grandes. Aire Canadá anunciado en septiembreEl 15 de septiembre de 2022, anunció que compraría 30 aviones regionales híbridos eléctricos de Heart Aerospace de Suecia, que espera tener su avión de 30 asientos en servicio para 2028.Analistas de EE.UU.El Laboratorio Nacional de Energías Renovables señala que el Primer híbrido eléctrico de 50 a 70 plazas. avión de cercanías podría estar listo no mucho después de eso.En la década de 2030, afirman, la aviación eléctrica realmente podría despegar.

Eso es importante para gestionar el cambio climático.Alrededor del 3% de las emisiones globales provienen actualmente de la aviación y, dado que se esperan más pasajeros y vuelos a medida que la población crezca, la aviación podría estar produciendo tres a cinco veces más emisiones de dióxido de carbono para 2050 que antes de la pandemia de COVID-19.

Ingeniero aeroespacial y profesor asistente Gökçin Çınar desarrolla conceptos de aviación sostenible, incluidos aviones híbridos-eléctricos y alternativas de combustible de hidrógeno, en la Universidad de Michigan.Le preguntamos sobre las formas clave para reducir las emisiones de la aviación hoy y hacia dónde se dirigen tecnologías como la electrificación y el hidrógeno.

¿Por qué es tan difícil electrificar la aviación?

Los aviones son algunos de los vehículos más complejos que existen, pero el mayor problema para electrificarlos es el peso de la batería.

Si intentaras electrificar completamente un 737 con las baterías actuales, tendrías que sacar todos los pasajeros y la carga y llenar ese espacio con baterías sólo para volar durante menos de una hora.

El combustible para aviones puede contener aproximadamente 50 veces más energía por unidad de masa en comparación con las baterías.Entonces, puedes tener 1 libra de combustible para aviones o 50 libras de baterías.Para cerrar esa brecha, necesitamos hacer que las baterías de iones de litio sean más ligeras o desarrollar nuevas baterías que contengan más energía.Se están desarrollando nuevas baterías, pero aún no están listas para su uso en aviones.

Un alternativa electrica son híbridos.

Aunque es posible que no podamos electrificar completamente un 737, podemos obtener algunos beneficios en el consumo de combustible de las baterías de los aviones más grandes mediante el uso de sistemas de propulsión híbridos.Estamos tratando de que eso suceda en el corto plazo, con un objetivo para 2030-2035 para aviones regionales más pequeños.Cuanto menos combustible se queme durante el vuelo, menos emisiones de gases de efecto invernadero.

¿Cómo funciona la aviación híbrida para reducir las emisiones?

Los aviones eléctricos híbridos son similares a los coches eléctricos híbridos en que utilizan una combinación de baterías y combustibles de aviación.El problema es que ninguna otra industria tiene las limitaciones de peso que tenemos nosotros en la industria aeroespacial.

Por eso tenemos que ser muy inteligentes a la hora de cómo y en qué medida hibridamos el sistema de propulsión.

El uso de baterías como asistencia eléctrica durante el despegue y el ascenso son opciones muy prometedoras.Rodar hasta la pista utilizando únicamente energía eléctrica también podría ahorrar una cantidad significativa de combustible y reducir las emisiones locales en los aeropuertos.Existe un punto óptimo entre el peso añadido de la batería y la cantidad de electricidad que puede utilizar para obtener beneficios netos de combustible.Este problema de optimización está en el centro de mi investigación.

Los híbridos seguirían quemando combustible durante el vuelo, pero podría ser considerablemente menos que depender exclusivamente del combustible para aviones.

Veo la hibridación como una opción a mediano plazo para aviones más grandes, pero una solución a corto plazo para aviones regionales.

Para el período 2030 a 2035, nos centraremos en los turbohélices híbridos, normalmente aviones regionales con 50 a 80 pasajeros o utilizados para transporte de carga.Estos híbridos podrían reducir el uso de combustible en aproximadamente un 10%.

Con los híbridos eléctricos, las aerolíneas también podrían hacer más uso de los aeropuertos regionales, reduciendo la congestión y el tiempo que los aviones más grandes pasan inactivos en la pista.

¿Qué espera ver en el corto plazo de la aviación sostenible?

A corto plazo veremos un mayor uso de combustibles de aviación sostenibles o SAF.Con los motores actuales, se puede verter combustible de aviación sostenible en el mismo tanque de combustible y quemarlo.Combustibles hechos de maíz, semillas oleaginosas, algas y ya se están utilizando otras grasas.

Los combustibles de aviación sostenibles pueden reducir las emisiones netas de dióxido de carbono de una aeronave en alrededor del 80%, pero la oferta es limitada y el uso de más biomasa como combustible podría competir con la producción de alimentos y provocar deforestación.

Una segunda opción es utilizar combustibles de aviación sintéticos sostenibles, que implican capturar carbono del aire u otros procesos industriales y sintetizarlo con hidrógeno.Pero se trata de un proceso complejo y costoso y aún no tiene una escala de producción elevada.

Las aerolíneas también pueden optimizar sus operaciones en el corto plazo, como planificación de ruta para evitar volar aviones casi vacíos.Eso también puede reducir las emisiones.

¿Es el hidrógeno una opción para la aviación?

El combustible de hidrógeno existe desde hace mucho tiempo, y cuando es hidrógeno verde – producido con agua y electrólisis alimentada por energía renovable – no produce dióxido de carbono.También puede contener más energía por unidad de masa que las baterías.

Hay dos formas de utilizar hidrógeno en un avión:ya sea en lugar del combustible para aviones normal en un motor, o combinado con oxígeno para alimentar celdas de combustible de hidrógeno, que luego generan electricidad para impulsar el avión.

El problema es el volumen: el gas hidrógeno ocupa mucho espacio.Es por eso que los ingenieros están buscando métodos como mantenerlo muy frío para que pueda almacenarse en forma líquida hasta que se queme como gas.Él todavía ocupa más espacio que el combustible para aviones, y los tanques de almacenamiento son pesados, por lo que todavía se está resolviendo cómo almacenarlo, manipularlo o distribuirlo en los aviones.

Airbus está investigando mucho sobre la combustión de hidrógeno utilizando motores de turbina de gas modificados con una plataforma A380, y Con el objetivo de tener tecnología madura para 2025..La aerolínea australiana Rex espera comenzar Probando un avión eléctrico de hidrógeno de 34 asientos. para saltos cortos en los próximos años.

Debido a la variedad de opciones, veo el hidrógeno como una de las tecnologías clave para la aviación sostenible.

¿Podrán estas tecnologías cumplir los objetivos de la industria de la aviación para reducir las emisiones?

El problema con las emisiones de la aviación no son sus niveles actuales: es el temor de que sus emisiones aumenten rápidamente a medida que aumenta la demanda.Para 2050, podríamos ver entre tres y cinco veces más emisiones de dióxido de carbono procedentes de la aviación que antes de la pandemia.

El Organización de Aviación Civil Internacional, una agencia de las Naciones Unidas, generalmente define los objetivos de la industria, analizando lo que es factible y cómo la aviación puede traspasar los límites.

Su objetivo a largo plazo es Reducir las emisiones netas de dióxido de carbono en un 50%. para 2050 en comparación con los niveles de 2005.Llegar allí requerirá una combinación de diferentes tecnologías y optimización.No sé si podremos alcanzarlo para 2050, pero creo que debemos hacer todo lo posible para que la aviación del futuro sea ambientalmente sostenible.