Así es como los aviones híbridos podrían hacer más sostenible la aviación

La aviación representa alrededor del 3% de las emisiones globales anuales de CO2, pero suele considerarse uno de los sectores más difíciles de descarbonizar. Esto se debe a que el número de personas que viajan en avión aumenta cada año y a que las tecnologías necesarias para la descarbonización distan mucho de estar listas para su implantación a gran escala.

En consecuencia, una sola tecnología o cambio en las operaciones de las aeronaves no bastará para lograr cero emisiones netas. Será necesaria una combinación de diferentes estrategias con el apoyo de incentivos y políticas adecuadas. Esto podría incluir la mejora de las infraestructuras aeroportuarias, la producción de combustibles sostenibles o la adopción de nuevas tecnologías de propulsión.

La electrificación ha sido una vía para descarbonizar la industria automovilística y ahora también se está explorando como posible vía para la aviación. Los vuelos propulsados por baterías utilizan la energía almacenada en baterías para alimentar ventiladores eléctricos que generan propulsión. Como no hay quema de combustibles fósiles, la electrificación podría eliminar las emisiones de carbono y de otros gases nocivos para el medio ambiente durante el vuelo.

Pero la emisión de gases de efecto invernadero podría continuar ocurriendo durante la fabricación de la batería y la generación de la electricidad necesaria para cargarla. Así pues, es necesario utilizar fuentes sostenibles de electricidad para la carga, junto con prácticas sostenibles de fabricación de baterías, para reducir significativamente las emisiones totales en comparación con el uso de combustible fósil de aviación.

Sin embargo, los aviones propulsados por baterías presentan dificultades. Las baterías actuales pesan casi 50 veces más que la misma cantidad de combustible de aviación. Los aviones también deben llevar más combustible -o batería- del que necesitan para un viaje, para seguir volando y aterrizar con seguridad si son desviados a otro aeropuerto. En los recorridos cortos, esto supone un porcentaje significativo del combustible total transportado y el peso extra se suma al combustible que consume el avión, reduciendo la distancia que la aeronave puede recorrer.

Por eso los aviones híbridos podrían formar parte de la solución al reto de la descarbonización de la aviación. Los aviones híbridos utilizan una fuente de energía adicional, además de la energía de baterías.

Hay múltiples opciones para la fuente de combustible secundaria y la forma en que se integran los sistemas de propulsión: el combustible secundario podría quemarse en su propio motor separado o en un generador, para alimentar los mismos motores que la batería, por ejemplo. Otra posibilidad es que una pila de combustible genere electricidad a partir de reacciones químicas con hidrógeno. La energía de la batería y el combustible secundario pueden utilizarse para propulsar el avión simultánea o alternativamente.

Una opción híbrida prometedora consiste en utilizar combustibles fósiles y un turbogenerador para generar la energía de reserva. Incluir una fuente de combustible adicional aumenta la complejidad y el peso del avión, pero un análisis de AIA realizado para este artículo* demostró que el aumento podría ser menor que el peso de las baterías que, de otro modo, serían necesarias para las reservas. Y aunque el peso adicional también podría elevar el consumo de energía, aumentaría la autonomía de la aeronave.

El rendimiento de los aviones híbridos y los aviones propulsados por baterías podría mejorarse aún más utilizando motores eléctricos. Los motores de reacción que se suelen utilizar en los aviones de pasajeros son más eficientes si son más grandes, pero no ocurre lo mismo con las hélices eléctricas. La colocación de varias hélices pequeñas a lo largo del ala o el uso de hélices en la punta de las alas podría mejorar significativamente la eficiencia aerodinámica.

Los futuros diseños de aviones híbridos podrían aprovechar estas oportunidades para reducir los gases de efecto invernadero y ampliar su autonomía.

Los híbridos también podrían reducir la huella de carbono de los aeropuertos y mejorar la calidad del aire local. Los aviones pueden ser responsables de hasta el 95% de las emisiones de los aeropuertos. Esto podría reducirse utilizando aviones eléctricos de baterías para eliminar las emisiones de carbono y de otros contaminantes nocivos.

Un vuelo totalmente eléctrico requeriría una infraestructura de recarga tanto en el aeropuerto de llegada como de salida. Sin embargo, los aviones híbridos-eléctricos presentan una solución fácilmente desplegable mientras se construye esta infraestructura de carga.

Si el aeropuerto de destino no dispone de infraestructura de recarga, las baterías de los aviones híbridos podrían cargarse en vuelo o en tierra con un propulsor a bordo. Esto reduciría los beneficios ambientales de la operación híbrida-eléctrica, pero ampliaría el número de aeropuertos a los que los aviones híbridos podrían volar mientras se despliega la infraestructura de carga.

Las emisiones asociadas a la carga de las baterías dependen en gran medida de la fuente de electricidad utilizada. Por supuesto, se espera que las emisiones de la red eléctrica disminuyan a medida que crezcan las fuentes de energía renovables, pero el análisis de AIA* muestra que el uso de electricidad de la red eléctrica actual para alimentar un avión podría producir, en determinados lugares y en determinadas circunstancias, alrededor de un 25% más de dióxido de carbono que el uso de un avión de motor de reacción.

La producción de baterías también puede ser más contaminante que la de combustible de aviación, ya que los procesos de minería y manufactura consumen mucha energía. Es probable que estos métodos mejoren, pero sigue habiendo incertidumbre y depende del tipo de batería que se elija para un avión.

Por eso es importante crear un camino claro hacia la descarbonización para todas las industrias: los beneficios de construir más generación renovable, por ejemplo, se extenderán más allá del sector energético.

En la actualidad, la mayoría de los aviones híbridos-eléctricos en desarrollo tienen una autonomía inferior a 500 km, un segmento de mercado responsable de menos del 6% de las emisiones globales por pasajeros. A medida que las baterías sean más potentes, los aviones híbridos-eléctricos podrían hacerse con el mercado de la aviación de corta distancia (es decir, viajes de hasta 1500 km), que representa el 33% de las emisiones globales por pasajeros.

Se necesitarán enfoques alternativos para descarbonizar la aviación de medio y largo recorrido, por ejemplo, desarrollando sustitutos sostenibles para el combustible de aviación o cambiando a combustibles completamente nuevos, como el hidrógeno. Por supuesto, aumentar la eficiencia mediante cambios en la flota y mejoras operativas también formará parte importante de la solución de cero emisiones netas en todo el sector.

Los aviones híbridos-eléctricos podrían reducir significativamente las emisiones en distancias cortas, con una autonomía mucho mayor que un avión eléctrico impulsado exclusivamente por baterías. Incluso con los retos actuales en torno a la obtención de suficiente electricidad de fuentes sostenibles para cargar y fabricar las baterías, los aviones híbridos podrían desempeñar un papel crucial en la reducción de las emisiones de la industria de la aviación.

Combinados con otras tecnologías y prácticas, los aviones híbridos podrían ayudar a la industria de la aviación a afrontar el reto de descarbonización y llegar a cero emisiones netas.

*El análisis de AIA realizado específicamente para este artículo se centró en calcular la eficiencia, el peso y las emisiones de un avión regional de 70 pasajeros utilizando cifras de Our World In Data (intensidad de carbono de la electricidad), del informe de Bloomberg New Energy Outlook 2004 (Escenario de transición económica, proyección 2050), Lowcarbonpower.org (emisiones de energías renovables) y otros estudios. El Foro Económico Mundial no ha validado los cálculos en los que se basa este análisis.