Motores eléctricos potentes para cielos más verdes
El transporte aéreo contribuye con cerca del 2% de las emisiones globales de dióxido de carbono. Ingenieros del MIT han encontrado una solución que puede hacer que la aviación sea más amigable con el ambiente
Dos son los problemas que enfrenta el transporte aéreo internacional en relación al cambio climático: al quemar combustibles fósiles, los motores que impulsan las aeronaves liberan gases de efecto invernadero (GEI), y por otro lado, la estela de condensación de los vapores producto de esa combustión tienen un impacto mayor en el clima que las emisiones de GEI del sector.
De hecho, la Asociación Internacional de Transporte Aéreo (IATA) estima en un 2% la contribución del transporte aéreo internacional a las emisiones globales de GEI, principalmente CO2 pero también generan vapor de agua y, en menor proporción, otros GEI como los óxidos de nitrógeno y partículas de hollín (material particulado). Si en los próximos 15 años el número de pasajeros transportados se duplicará, como indica IATA, es de suponer que el impacto de la aviación comercial sobre el cambio climático crecerá.
No sólo CO2...
Si bien todos los esfuerzos se centran en disminuir las emisiones de CO2 en la aviación mediante Combustibles de Aviación Sustentables (Sustainable Aviation Fuel o SAF), esto no evitaría que el vapor de agua resultante de la combustión siga impactando en el clima.
Es que las estelas de condensación, al generar nubes de manera “artificial”, aumentan el efecto invernadero al atrapar el calor en la atmósfera que en ausencia de ellas se irradiaría al espacio, pudiendo contribuir con un calentamiento adicional de entre 0.1 °C y 0.4 °C a finales de siglo
Un estudio de la Escuela Politécnica Federal de Zúrich (ETHZ), ha señalado que la contaminación generada por las estelas de condensación es responsable del 57% del impacto de todo el transporte aéreo sobre el calentamiento global, mucho más que las emisiones de CO2 generadas por el proceso de combustión.
Aunque muchas personas descreen de ello, las estelas de los aviones son un fenómeno natural, similar al vapor que emiten los autos y que es bien visible en invierno, con bajas temperaturas. Es que los gases resultantes de la combustión tienen una cantidad de vapor de agua que, al encontrarse con un ambiente frío se condensa formando gotas. Esto es sencillo de entender al saber que la temperatura del aire a nivel de crucero de las aeronaves comerciales es inferior a -50 °C. Y dependiendo de otras condiciones (humedad, viento), las estelas de condensación pueden disiparse en minutos o, como sucede en menos del 12% de las ocasiones, pueden permanecer intactas por horas.
Y son estas estelas de condensación persistentes, las que según Christiane Voigt, investigadora del Centro Aeroespacial Alemán, las que provocan el 80% de los impactos negativos en el clima global y hacen que la aviación contribuya con aproximadamente un 4% del forzamiento radiativo total causado por la humanidad.
Ciencia y tecnología en la acción por el clima
Hasta el momento, los aviones totalmente eléctricos son pequeños y no pasan de la fase experimental
El principal problema que se enfrentan los ingenieros para propulsar de manera segura una aeronave comercial es que los motores eléctricos sólo pueden generar unos pocos cientos de kilovatios de potencia. Pero para que una aeronave grande y pesada, como las que transportan pasajeros y carga, se desplace con un motor eléctrico, es necesario que estos generen megavatios de potencia.
Con ese objetivo, un equipo de ingenieros aeronáuticos del MIT (Instituto Tecnológico de Massachussets) se ha enfocado en crear un motor eléctrico de 1 megavatio que podría ser el punto de inflexión hacia la electrificación de los aviones comerciales. El equipo ha diseñado y probado los principales componentes del motor y, según sus cálculos, puede generar un megavatio de potencia con un peso y un tamaño similar al de los motores aeronáuticos actuales.
Este motor se puede combinar con una batería o una pila de combustible, convirtiendo la energía eléctrica en trabajo mecánico para propulsar las hélices de un avión como las aeronaves de transporte regional (hasta un máximo de 100 pasajeros y para cortas distancias) o los aviones privados, que son los que más huella de carbono generan por pasajero transportado. Y este motor se podría combinar también con motores de aviación tipo turbofán o turboventilador tradicional (una generación delante de los turbojets que utilizan los aviones de mayor porte) para funcionar como un sistema de propulsión híbrido, suministrando propulsión eléctrica en ciertas fases del vuelo y reduciendo entonces la generación de GEI y minimizando la creación de estelas de condensación, las que sólo se generan bajo determinadas condiciones atmosféricas, generalmente a altitud y velocidad crucero.
Tanto el motor eléctrico como la electrónica de potencia del MIT tienen cada uno el tamaño de una maleta grande, con un peso inferior al de un pasajero adulto pero con la potencia necesaria para una ecologización de la aviación.
Hasta el momento, el equipo del MIT ha construido y probado individualmente cada uno de los componentes principales y ha demostrado que pueden funcionar según lo diseñado y en condiciones que superan las demandas operativas normales.
Los investigadores tienen previsto ensamblar y empezar a probar el primer motor eléctrico totalmente operativo a finales de este año.