Aunque todavía estamos muy lejos de los aviones comerciales propulsados ​​por una combinación de combustibles fósiles y baterías, un estudio de viabilidad reciente en la Universidad de Illinois exploró las configuraciones de combustible / batería y el ciclo de vida de la energía para conocer las compensaciones necesarias para producir las mayores reducciones en las emisiones de dióxido de carbono.

"En la cadena de suministro de energía hay una frase, de 'bien para despertar'. Es decir, la producción de combustible comienza en el pozo de petróleo y termina en la estela del avión. El seguimiento de los costes y las implicaciones medioambientales a lo largo de todo este ciclo de vida es importante, porque las implicaciones para la producción de combustible y energía pueden ser sustancialmente diferentes, dependiendo de la fuente. En este estudio, analizamos cómo las tecnologías deben mejorar para hacer factible una configuración híbrida, donde la viabilidad se evalúa en función de la necesidad de cumplir con un cierto requisito de rango y presentar una gran reducción de las emisiones de carbono. Las emisiones netas de carbono se calcularon a partir de una combinación del consumo de combustible y el impacto del carbono asociado con la recarga de las baterías. "dijo Phillip Ansell, profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Aeroespacial de la Facultad de Ingeniería de la U de I.

Según Ansell, esa segunda parte ha sido ignorada.

"Puede obtener una reducción del consumo de combustible, pero si no se incluye la limpieza de la red eléctrica que se está utilizando para cargar el sistema de batería, te falta una parte significativa del total de emisiones de carbono, " él dijo.

El estudio comparó las emisiones relativas de CO2 producidas por kilovatio-hora para cada estado individual en los Estados Unidos. Incluye un mapa de los EE. UU. Con valores de cuánto carbono se produce por unidad de energía.

Pero, ser comercialmente aceptable, un avión híbrido-eléctrico debe poder transportar el mismo número de pasajeros y viajar las mismas distancias que los aviones actuales de combustibles fósiles, por lo que el estudio utilizó los parámetros para un avión de pasillo único que puede transportar aproximadamente 140 pasajeros como modelo. Variaron paramétricamente la proporción de potencia a través del eje de transmisión de propulsión que se derivaba eléctricamente, utilizando configuraciones en las que el 12,5 por ciento, 25 por ciento, o el 50 por ciento de la energía necesaria fue producida por un motor eléctrico. El estudio no consideró el costo en dólares, sino más bien el costo de las emisiones de CO2:el costo ambiental.

La configuración más factible del modelo fue un sistema de propulsión que utiliza un tren motriz de energía eléctrica al 50 por ciento y una densidad de energía específica de la batería de 1, 000 vatios-hora por kilogramo. Se estimó que esta configuración producía un 49,6 por ciento menos de emisiones de CO2 durante el ciclo de vida que un avión convencional moderno con un alcance máximo equivalente al promedio de todos los vuelos globales. convirtiéndola en una opción viable para la aviación ambientalmente responsable. Sin embargo, Las tecnologías actuales de baterías están bastante lejos de poder lograr esta configuración. A pesar de este hecho, Ansell dijo que las mejoras en las baterías continuarán proporcionando ganancias en las capacidades.

"Obviamente, el 12,5 por ciento es la configuración accesible a más corto plazo que se estudió, porque necesitaremos menos progreso en la tecnología de la batería para llegar a ese punto. Sin embargo, También vemos una relación no lineal entre las emisiones de CO2 producidas y las mejoras en los conceptos de propulsión híbrida-eléctrica, donde las reducciones proporcionales más rápidas en las emisiones de carbono se producen a través de mejoras en la tecnología a corto plazo, Ansell dijo. "Lograr las mejoras tecnológicas para un sistema híbrido al 50% ciertamente tiene un cronograma muy largo para llegar al mercado". por un tiro largo, porque es completamente incierto si se fabricará ese nivel de densidad de energía de las baterías o cuándo. Pero al menos en el ínterin, incluso los pequeños avances en las tecnologías de componentes pueden marcar una gran diferencia ".

¿Cuándo podrá la tecnología fabricar una batería lo suficientemente liviana pero lo suficientemente potente como para volar un avión comercial?

Ansell especuló, "Quizás en los próximos 10 años podamos tener una batería de 400 a 600 vatios-hora por kilogramo. Si proyectamos eso, los niveles que necesitamos para factores de hibridación más grandes, o incluso aviones comerciales totalmente eléctricos, podría estar a nuestro alcance en los próximos 25 años ".

El estudio, "Análisis de misión y emisiones para aviones de transporte comercial convencionales e híbridos-eléctricos, "fue escrito por Gabrielle E. Wroblewski y Phillip J. Ansell. Aparece en el Diario de aviones .