Recientemente, Boeing y JetBlue Technology Ventures anunciaron su financiación para un avión regional eléctrico fabricado por la empresa emergente aeronáutica Zunum. A juzgar por las reacciones de los medios y del público, hay un interés considerable por un «Tesla de los cielos»: un avión jumbo totalmente eléctrico, equivalente al Boeing Dreamliner o al Airbus A380 actuales, que te llevará cómodamente de París a Nueva York.
Pero quizá tardemos un tiempo en llegar a ese punto. Este es un repaso a la hoja de ruta de los fabricantes de aeronaves y a los obstáculos que se interponen entre nosotros y un verdadero avión jumbo eléctrico.
Primero, acostúmbrate a oír hablar de «más electrificación»
Hoy, el objetivo de los fabricantes de grandes aviones a reacción no es construir aeronaves «eléctricas», sino desarrollar aeronaves denominadas «más eléctricas». Esto significa que los fabricantes intentan alimentar con electricidad tantos sistemas auxiliares como sea posible.
Esto incluye la presurización de la cabina, el aire acondicionado y el deshielo, que en las aeronaves convencionales dependen del «aire de sangrado» (aire caliente que es un subproducto de los motores). En las aeronaves más nuevas, todas estas funciones funcionan con electricidad.
Luego está el rodaje. Las aeronaves actuales usan sus motores principales para desplazarse por la pista. Esto supone un enorme derroche, sobre todo en los aviones pequeños de corto recorrido. Un avión típico de corto recorrido que realiza entre 8 y 10 vuelos al día pasa nada menos que 2,3 horas (!) de esa jornada rodando. Al añadir motores eléctricos a las ruedas del avión para el rodaje, las aerolíneas pueden ahorrar alrededor de un 4 % del combustible que consumen en sus operaciones en tierra.
Por último, están todos los sistemas neumáticos e hidráulicos de un avión, como los controles de vuelo, los frenos y el tren de aterrizaje. Estos sistemas son responsables de muchos de los «ruidos extraños» (como los llamó un bloguero) durante el vuelo, pero también requieren mucho mantenimiento porque son propensos a las fugas.
Con una combinación de todas estas optimizaciones «más eléctricas», los grandes aviones de pasajeros pueden ahorrar hasta un 3 % de combustible y seguir dependiendo de motores de combustible tradicionales para la propulsión. Sé que esto quizá no parezca gran cosa en comparación con lo que ocurre en el mundo del automóvil, pero recuerda que no se puede comparar volar con conducir, aunque solo sea porque un automóvil no necesita mantenerse en el aire.
Totalmente eléctricos
Así que, aunque ese 3 % es significativo, llegará un momento en que se agoten las cosas que podemos optimizar y tendremos que empezar a diseñar una aeronave completamente nueva, híbrida o totalmente eléctrica.
Lo primero que notarás de estas aeronaves es que tendrán un aspecto muy distinto al de las actuales.
Dicho de forma muy sencilla, hoy los aviones llevan motores de combustible para reactores sujetos a las alas. Se pueden retirar esos motores y sustituirlos por otros más nuevos y eficientes, como hicieron recientemente Boeing y Airbus en sus aeronaves de fuselaje estrecho (o de un solo pasillo, más pequeñas). Estos nuevos motores son un 15 % más eficientes, pero, a nivel de sistemas, el cambio no importa. El motor está en el mismo lugar, tiene el mismo aspecto y usa el mismo combustible. En ingeniería de sistemas aeronáuticos, esto se conoce como un cambio completamente «transparente».
Las aeronaves eléctricas serán algo completamente distinto. En lugar de uno o dos motores sujetos a las alas, la propulsión híbrida y eléctrica podría requerir una fila de motores a lo largo de las alas del avión.
Eso, a su vez, requerirá rediseñar por completo el avión. No basta con meter un montón de baterías en algún lugar del avión y conectar cables a los motores. La propulsión híbrida y eléctrica tendrá que integrarse por completo con la estructura, el almacenamiento de energía y la generación de energía a bordo del avión.
Ya se están destinando importantes recursos de I+D a este ámbito en el caso de las aeronaves pequeñas. Recientemente hemos visto vuelos de prueba de aeronaves monoplaza o biplaza, como Lilium (2017) y el Airbus E-Fan (2014). A más largo plazo, hay varios ejemplos de ambiciosos proyectos en marcha para aviones regionales, como el Zunum.
Si te preguntas cuándo podrás subir realmente a estos aviones, Tom Enders, director ejecutivo de Airbus, calcula que la industria estará en condiciones de construir aeronaves híbridas eléctricas para hasta 100 pasajeros hacia 2030, al menos para trayectos locales y cortos.
Tomando como punto de partida esa fecha de 2030, calculemos otros diez años antes de que se usen de forma generalizada. Eso significa que, en un escenario optimista, hacia 2040 o 2045 veremos flotas de aviones híbridos y eléctricos más pequeños surcando los cielos en vuelos de corto y medio recorrido.
Llegados a ese punto, surge la siguiente pregunta: ¿Podemos crear también una aeronave de fuselaje ancho totalmente eléctrica que nos lleve a través del Atlántico, por ejemplo, con la misma rapidez y comodidad que un avión jumbo moderno?
Esto será un orden de magnitud más complicado.
Para que te hagas una idea de los retos a los que nos enfrentamos: el Airbus E-Fan, un biplaza que se presentó en público por primera vez en 2014, tiene dos motores eléctricos de 60 kilovatios. Un Boeing 747, con capacidad para entre 400 y 600 pasajeros, necesita unos 90 megavatios para despegar. Eso son 90.000 kilovatios, o 1500 veces la potencia del E-Fan.
Por si esas cifras tan grandes no te dicen mucho: 90 megavatios equivalen a 4,4 millones de las baterías de los portátiles actuales. Un Tesla Model S tiene el equivalente a unas 2.000 baterías de portátil a bordo. ¿Recuerdas lo que dije sobre que los automóviles no son aviones? Está claro que no podremos hacer despegar un avión de pasajeros con el equivalente a 4,4 millones de las baterías de los portátiles actuales a bordo, así que necesitaremos mejoras drásticas en la densidad energética de las baterías.
Por desgracia, la lista de requisitos no termina con «mejores baterías». Para hacer realidad el sueño de una aeronave de fuselaje ancho totalmente eléctrica, también necesitamos desarrollar motores eléctricos de alta eficiencia y gran potencia, capaces de generar una propulsión similar a la de un reactor, y las tecnologías de refrigeración correspondientes. Además, harán falta componentes electrónicos de alta densidad de potencia y materiales ultraligeros aún por desarrollar que puedan soportar temperaturas extremadamente altas.
Por último, hay un factor que a veces se subestima: debe tener sentido económico invertir en un paradigma completamente nuevo para el transporte aéreo. Los bajos precios del petróleo no ayudan. El sistema de rodaje eléctrico del que hablamos está actualmente en suspenso, pese al amplio apoyo de la industria. La razón: los precios del petróleo son tan bajos que, por ahora, no tiene sentido desarrollarlo más.
Desde una perspectiva lineal, por tanto, hoy no es posible afirmar que sea definitivamente posible construir un avión de pasajeros (súper)jumbo totalmente eléctrico y de largo alcance, y mucho menos proponer un calendario para su lanzamiento comercial.
Sin embargo, eso no significa que no llegues a verlo en vida. La industria aeronáutica tiene una orgullosa historia de lograr avances tecnológicos que, en el mejor de los casos, se consideraban a décadas de distancia y, en el peor, imposibles de alcanzar. Su trayectoria lo demuestra: no apuestes contra los ingenieros aeronáuticos.
