Coches eléctricos, trenes ya existen tranvías y barcos. Eso lleva lógicamente a la pregunta:¿por qué no vemos grandes aviones eléctricos? ¿Y los veremos pronto?

¿Por qué tenemos coches y trenes eléctricos? pero pocos aviones eléctricos? La principal razón es que es mucho más sencillo modificar radicalmente un coche o un tren, incluso si se ven muy similares a los vehículos tradicionales de combustibles fósiles en el exterior.

Los vehículos terrestres pueden hacer frente fácilmente a la masa adicional del almacenamiento de electricidad o los sistemas de propulsión eléctrica, pero los aviones son mucho más sensibles.

Por ejemplo, aumentar la masa de un automóvil en un 35% conduce a un aumento en el uso de energía del 13-20%. Pero para un avión El uso de energía es directamente proporcional a la masa:aumentar su masa en un 35% significa que necesita un 35% más de energía (en igualdad de condiciones).

Pero eso es solo una parte de la historia. Los aviones también viajan mucho más lejos que los vehículos terrestres, lo que significa que un vuelo requiere mucha más energía que un viaje por carretera promedio. La aeronave debe almacenar a bordo toda la energía necesaria para mover su masa en cada vuelo (a diferencia de un tren conectado a una red eléctrica). Por lo tanto, el uso de una fuente de energía pesada significa que se necesita más energía para un vuelo, lo que conduce a una masa extra, y así sucesivamente.

Para un avión, la masa es crucial, por eso las aerolíneas pesan el equipaje con meticulosidad. Los aviones eléctricos necesitan baterías con suficiente energía por kilogramo de batería, o la penalización masiva significa que simplemente no pueden volar largas distancias.

Aviones de corto alcance

A pesar de esto, Hay aviones eléctricos en el horizonte, pero no verá 747 eléctricos en el corto plazo.

Los mejores paquetes de baterías de iones de litio disponibles en la actualidad proporcionan alrededor de 200 vatios-hora (Wh) por kilogramo, aproximadamente 60 veces menos que el combustible actual para aviones. Este tipo de batería puede alimentar pequeños taxis aéreos eléctricos con hasta cuatro pasajeros en una distancia de alrededor de 100 km. Para viajes más largos, se necesitan células más densas en energía.

Aviones de cercanías eléctricos de corto alcance que transportan hasta 30 personas por menos de 800 km, por ejemplo, requieren específicamente entre 750 y 2, 000Wh / kg, que es aproximadamente del 6 al 17% del contenido energético del combustible para aviones a base de queroseno. Incluso los aviones más grandes requieren baterías cada vez más ligeras. Por ejemplo, un avión con 140 pasajeros para 1, 500 km consumen alrededor de 30 kg de queroseno por pasajero. Con la tecnología de batería actual, casi 1, Se necesitan 000 kg de baterías por pasajero.

Para hacer que los aviones regionales de cercanías sean completamente eléctricos, se requiere una reducción de cuatro a diez veces en el peso de la batería. La tasa histórica a largo plazo de mejora en la energía de la batería ha sido de alrededor del 3-4% por año, duplicando aproximadamente cada dos décadas. Sobre la base de una continuación de esta tendencia histórica, la mejora cuádruple necesaria para un avión de cercanías totalmente eléctrico podría alcanzarse a mediados de siglo.

Si bien esto puede parecer una espera increíblemente larga, esto es consistente con la escala de tiempo de cambio en la industria de la aviación tanto para la infraestructura como para los ciclos de vida de diseño de aeronaves. Un nuevo avión tarda entre 5 y 10 años en diseñarse, y luego permanecerá en servicio durante dos o tres décadas. Algunos aviones todavía vuelan 50 años después de su primer vuelo.

Aquí vienen los híbridos

¿Significa esto que los vuelos de larga distancia siempre dependerán de los combustibles fósiles? No necesariamente.

Si bien los aviones grandes totalmente eléctricos requieren un mayor, cambio aún por inventar en el almacenamiento de energía, Hay otras formas de reducir el impacto medioambiental de volar.

Los aviones híbridos-eléctricos combinan combustibles con propulsión eléctrica. Esta clase de aeronave incluye diseño sin baterías, donde el sistema de propulsión eléctrica sirve para mejorar la eficiencia del empuje, reduciendo la cantidad de combustible necesaria.

También se están desarrollando aviones híbridos-eléctricos con baterías, donde las baterías pueden proporcionar energía adicional en circunstancias específicas. Las baterías pueden entonces, por ejemplo, proporcionar despegues y aterrizajes limpios para reducir las emisiones cerca de los aeropuertos.

Los aviones eléctricos tampoco son la única forma de reducir la huella de carbono directa de volar. Combustibles alternativos, como los biocombustibles y el hidrógeno, también están siendo investigados.

Biocombustibles, que son combustibles derivados de plantas o algas, se utilizaron por primera vez en un vuelo comercial en 2008 y varias aerolíneas han realizado pruebas con ellos. Si bien no se adoptó ampliamente, En la actualidad, se están realizando importantes investigaciones sobre biocombustibles sostenibles que no afectan las fuentes de agua dulce ni la producción de alimentos.

Si bien los biocombustibles todavía producen CO₂, no requieren cambios significativos en la infraestructura aeroportuaria o de aeronaves existentes. Hidrógeno, por otra parte, requiere un rediseño completo de la infraestructura de abastecimiento de combustible del aeropuerto y también tiene un impacto significativo en el diseño de la aeronave en sí.

Si bien el hidrógeno es muy ligero (el hidrógeno contiene tres veces más energía por kilogramo que el queroseno), su densidad es muy baja. incluso cuando se almacena como líquido a -250 ℃. Esto significa que ya no se puede almacenar combustible en el ala, sino que debe trasladarse a tanques relativamente pesados ​​y voluminosos dentro del fuselaje. A pesar de estos inconvenientes, Los vuelos de larga distancia impulsados ​​por hidrógeno pueden consumir hasta un 12% menos de energía que el queroseno.

Este artículo se ha vuelto a publicar de The Conversation con una licencia de Creative Commons. Lea el artículo original.