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Aviación

Vuelos más limpios

Embraer y WEG se asocian para desarrollar un sistema de propulsión eléctrica para aeronaves

El avión agrícola Ipanema es la plataforma del proyecto

Embraer

En el futuro, la aviación será más ecoeficiente. Consumirá menos combustible fósil, emitiendo pequeñas cantidades de dióxido de carbono (CO2) a la atmósfera, y también generará menos ruido, reduciendo la contaminación acústica. La propulsión eléctrica será la responsable de estos avances. Esta es la apuesta de las principales empresas aeronáuticas del mundo, como la estadounidense Boeing y el consorcio europeo Airbus. A fines de mayo, la brasileña Embraer entró en la carrera por el desarrollo de estos aviones anunciando una asociación con la multinacional de Santa Catarina, WEG, especializada en la fabricación de motores eléctricos.

El acuerdo, por ahora, es de cooperación científica y tecnológica. A largo plazo, el proyecto prevé el desarrollo conjunto de electrificación aeronáutica, pruebas de laboratorio y ensayos en condiciones reales de vuelo. WEG proporcionará el powertrain para aeronaves, es decir, el sistema de tracción eléctrica formado por motores e inversores de frecuencia. La batería será provista por terceros. Este componente sigue siendo un obstáculo para el sector debido a su baja densidad energética (la relación entre el peso y la energía generada), lo que obliga al uso de una gran cantidad de baterías.

Según Manfred Peter Johann, director de WEG Automation, la compañía ya suministra sistemas de powertrain para barcos, trenes, autobuses y camiones y tendrá que adaptarlos para los aviones. “El proyecto revelará qué desafíos deben superarse”, dice. Se espera que las pruebas de laboratorio se lleven a cabo en 2019 y los vuelos de prueba en 2020.

El prototipo utilizará como plataforma un monomotor, el avión agrícola EMB-203 Ipanema. Según el ingeniero André Gasparotti, director de Desarrollo Tecnológico de la Embraer, el avión será una base de demostración tecnológica, sin el objetivo a corto plazo de convertirse en un producto comercial. La propulsión del prototipo será 100% eléctrica y la autonomía de vuelo de, aproximadamente, 30 minutos. La asociación podrá evolucionar hacia el estudio de la propulsión híbrida, conjugando motores eléctricos y máquinas térmicas en el sistema de propulsión. En el futuro, deberá incluir aviones más grandes. Para Gasparotti, la electrificación estimulará las innovaciones en el diseño de las aeronaves, dejándolas más eficientes. “Hoy en día la innovación ha sido generalmente incremental, pero podemos llegar a nuevos niveles”.

Airbus Ilustración del Modelo Eléctrico E-Fan X, que Airbus planea lanzar en 2035Airbus

Una posibilidad que la industria evalúa como prometedora es la propulsión distribuida. Los aviones modernos suelen estar equipados con motores por debajo de las alas; en el caso de los monomotores, se encuentran en la parte delantera. Son propulsores grandes, lo que exige una estructura acorde con su peso. La propulsión distribuida prevé el uso de varios motores eléctricos, de pequeño o mediano porte, instalados en diferentes puntos de las alas o en otras partes del avión. La distribución del peso abre posibilidades aerodinámicas, como alas más pequeñas, más estrechas y flexibles. Algunos motores pueden activarse solamente al aterrizar o al despegar.

Otra prometedora línea de investigación busca difundir el uso de la electricidad a bordo del avión, reemplazando la energía hidráulica utilizada en la activación de algunos mecanismos, y la instalación de motores eléctricos en las ruedas de la aeronave para moverse en el suelo. Una de las ventajas esperadas de la introducción de estas nuevas tecnologías es la reducción del peso de ciertos subsistemas, lo que resulta en ahorros de combustible o energía.

Según el economista Marcos José Barbieri Ferreira, coordinador del Laboratorio de Estudios de Industrias Aeroespaciales y de Defensa de la Unicamp (LabA&D-Unicamp), la electrificación de los motores vehiculares es una de las tecnologías más disruptivas de la actualidad y la asociación entre las empresas puede incluir a Brasil en un nuevo escenario. “La WEG será capaz de posicionarse en un mercado exigente y con pocos competidores, el de los proveedores de motores de aeronaves”, dice. “Y Embraer tendrá la oportunidad de reposicionarse a nivel mundial en el nicho de los aviones pequeños y medianos con tecnología innovadora”.

La aviación representa el 2% de las emisiones globales de CO2 según la Organización de Aviación Civil Internacional (Icao), y la tendencia es que este porcentaje aumente. En 2018, 4.300 millones de pasajeros viajaron en avión y se estima que el número se duplicará en 15 o 20 años. Los aviones son uno de los medios de transporte más contaminantes. Lanzan 285 gramos (g) de CO2 por pasajero y por kilómetro a la atmósfera, mientras que los automóviles emiten 158 g y los trenes 14 g.

Airbus y Boeing también tienen proyectos de aviones con motorización eléctrica

En 2016, la Icao creó un mecanismo mundial de compensación de emisiones de CO2 para estabilizar las emisiones del sector hasta 2020. Desde 2008, la Asociación Internacional de Transporte Aéreo (Iata) se ha comprometido a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Desde entonces, las nuevas generaciones de aviones lograron una eficiencia energética entre el 15% y el 25% gracias a las mejoras en los motores, la aerodinámica y el uso de materiales livianos.

Para los especialistas de Icao, los avances más significativos sólo deben producirse con la sustitución parcial o total de combustibles fósiles. Se espera que la electrificación de la propulsión del motor, según la organización, resulte viable en la década de 2040. Cambiar querosene por electrificación, según Gasparotti, podrá generar un aumento del 40 al 50% en eficiencia energética.

Existen alrededor de 100 programas de aviones eléctricos siendo desarrollados en el mundo. Boeing ha estado trabajando durante algunos años en SUGAR Volt, un sistema de propulsión híbrido con motor eléctrico y combustible fósil. La compañía quiere lanzar entre 2030 y 2050 los primeros jets con esta tecnología. Para el año que viene, Airbus planea llevar a cabo las primeras pruebas de vuelo de sus aviones híbridos E-Fan X, fabricados en colaboración con Rolls-Royce y Siemens. El E-Fan X tendrá la propulsión de tres turbinas y un motor eléctrico. Se espera que la venta de jets híbridos tenga lugar en 2035.

En América Latina, el primer vuelo fue con el Sora-e, en 2015. El bimotor biplaza fue desarrollado por ACS-Aviation, de São José dos Campos, interior de São Paulo, en asociación con Itaipu Binacional. Después de las pruebas de vuelo, el desarrollo se congeló, dice Alexandre Zaramella, presidente de ACS-Aviation. La compañía decidió priorizar otro proyecto, de un avión eléctrico semiautónomo de despegue y aterrizaje vertical.

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