Transporte aéreo

Aviones menos contaminantes (Abril-2010)

España

Energía solar

El 26 de junio de 2009, despegó el primer avión propulsado exclusivamente por energía solar. La aeronave Airbus A340, bautizada como Solar Impulse HB-SIA, despegó a las 12.00 de la base de Dübendorf en Suiza. Aunque otras aeronaves han conseguido volar de día con energía fotovoltaica, la particularidad del Solar Impulse es que "también podrá hacerlo de noche". Unas baterías de polímero de litio, y unas 12.000 células fotovoltaicas colocadas en el ala y en el estabilizador horizontal permiten volar durante más de 36 horas al aparato. Con un motor que apenas pesa 1,6 kilos, son las células solares colocadas en la superficie del aparato las que acumulan la energía fotovoltaica necesaria para mover el aparato. Las células almacenan la energía del sol, durante el día, que se distribuye por los cuatro motores del aparato, el resto de la energía va hacia las baterías que harán mover el avión por la noche.

El proyecto de construcción del avión Solar Impulse HB-SIA se ha prolongado durante cinco años de trabajo de un completo equipo de ingenieros capitaneado por Piccard y Borschberg y apoyado por Altran.

Este avión, con 63,40 metros, creado por un equipo de ingenieros capitaneado por Bertrand Piccard, André Borschberg despegaba, dotado como único combustible de las placas fotovoltaicas incrustadas, observado por miles de personas que pudieron “presenciar” el acontecimiento a través de Internet.

Sin embargo, conseguir una versión del avión que pueda transportar de forma regular a viajeros es complicado, aunque según sus creadores, es posible dentro de 20 o 30 años con la inversión necesaria.

Existe un importante antecedente para este tipo de avión, y es el denominado HALE-UAV, cuyo vuelo se realizó en septiembre de 2007 en la Base militar de Arenas Blancas de Nuevo México, Estados Unidos, dentro del un programa de investigación del Ministerio de Defensa norteamericano. Por la noche se impulsaba con la fuerza que le proporcionan las baterías de litio-azufre que se van cargando durante el día, sin embargo este prototipo alcanzó una altura máxima de 19.000 metros aproximadamente, y contaba con mayores limitaciones que la aeronave Airbus A340.

El 7 de abril de 2010 despegó de la localidad suiza de Payer el Solar Impact, un avión impulsado por energía solar que combina la envergadura de un Airbus A340 (63,4 metros) con el peso de un coche (1.600 kilogramos) para ofrecer la mayor superficie a sus 11.628 células fotovoltaicas y una gran ligereza a sus cuatro motores de 10 caballos de potencia. El vuelo tuvo una duración de una hora y media y alcanzó los 1.200 metros.

El próximo reto de sus promotores, Bertrand Piccard y André Borschberg es que el Solar Impact dé la vuelta al mundo. El viaje está programado para 2012 y se espera realizar en cinco etapas de cinco días cada una, pero antes la nave tendrá que superar las 36 horas de vuelo ininterrumpido. El principal desafío fue maximizar la acumulación de energía, para lograr una completa autonomía de noche sin que el peso fuera excesivo.

Biodiésel

En 2009, la compañía Continental Airlines probaba un combustible fabricado a partir de algas y jatrofa, una planta perenne tropical con semillas oleaginosas, en un avión de línea Boing 737, en un vuelo de dos horas que empezó y terminó en Boston.

El vuelo era la primera prueba de las algas en un avión de línea y, lo que quizá sea más importante, era la primera vez que se usaban biocombustibles en un reactor bimotor. Air New Zealand realizó también un vuelo con un Boeing 747 cuatrimotor, en que uno de los motores llevaba una mezcla de biocombustible al 50%, y Japan Airlines efectuó un vuelo experimental con un Boeing 747-300, sin pasajeros ni carga, en el que uno de los cuatro reactores estaba alimentado con una mezcla de un nuevo biocombustible de segunda generación, ambientalmente más sostenible que los convencionales.

Turbohélices

La aerolínea canaria ISLAS, ha incorporado a su flota el año 2008 los tres primeros aviones turbohélices ATR-72 serie 500 de nueva generación, con capacidad para 70 pasajeros, y que responden a las exigencias del Protocolo de Kyoto. Consumen un 50% menos de combustible que un reactor de capacidad equivalente y además, tienen el nivel más bajo de ruido y de emisiones contaminantes en su categoría.

Durante 2009 esta compañía contará con otros 3 aviones del mismo modelo, además de haber firmado con el fabricante aeronáutico franco-italiano ATR la compra de otros dos aviones del mismo modelo.

Motor eléctrico de batería de ión litio y de pila de combustible/hidrógeno

En un aeródromo de Ocaña (Toledo) se han realizado los primeros ensayos de un avión impulsado por una pila de combustible, en combinación con unas baterías ligeras de iones de litio durante el despegue y ascenso. Se trata del primer aeroplano tripulado del mundo que vuela impulsado por una pila de combustible, asegura Boeing.

El motor eléctrico del prototipo supone cero emisiones de dióxido de carbono a la atmósfera, y sólo expulsará agua y calor. Es un desarrollo de un pequeño equipo de ingenieros del Centro Europeo de Investigación y Tecnología de Boeing (BR&TE), con sede en Madrid, que ha contado con la colaboración de expertos de Austria, Francia, Reino Unido y EE UU, así como de algunas empresas españolas del sector. Las pruebas posteriores a la integración de sistemas se están realizando en unas instalaciones de la Universidad Politécnica de Madrid.

El pequeño avión de hélice, de 1,63 metros de envergadura despegó y ascendió hasta situarse a más de 1000 metros de altura en un vuelo de 20 minutos dando vueltas sobre el aeródromo de Ocaña.

"Boeing no tiene previsto que las pilas de combustible suministren la potencia máxima de futuros aviones comerciales de pasajeros", explica Francisco Escartí, director de BR&TE. "Pero demostradores como éste ayudan a preparar el terreno para el uso potencial de esta tecnología dentro de varios años en aviones pequeños tripulados y no tripulados, en aplicaciones como la prevención de incendios, la fotografía aérea o la vigilancia meteorológica". Los investigadores de Boeing consideran que en 10 o 15 años las pilas de combustible estarán suficientemente desarrolladas como para ser utilizadas en los sistemas generadores de energía secundaria de un avión comercial grande.

La pila de combustible es un dispositivo electroquímico que transforma directamente el hidrógeno en electricidad y calor sin combustión; no genera emisiones y garantiza un funcionamiento más silencioso que el de los motores de aviación convencionales alimentados con hidrocarburos.

El prototipo voló a una velocidad de crucero de 100 kilómetros por hora con su motor de 45 kilovatios, alimentado exclusivamente por la pila de combustible; durante las fases de máxima potencia (despegue y ascenso) contó con la energía suministrada, al 50% por la pila y por las baterías. El avión elegido para este ensayo es un Dimona fabricado por Diamond Aircraft Industries en Austria, y la pila de combustible de membrana de intercambio protónico es un desarrollo de la empresa británica Intelligent Energy.

El Naval Research Laboratory (NRL) de la Marina de los Estados Unidos completó con éxito la prueba de vuelo del avión no tripulado UAS (Unmanned Aerial System) propulsado por una pila de combustible experimental. El avión experimental estuvo en el aire durante más de seis horas en pruebas realizadas a principios de junio. El proyecto UAS propulsado por pila de combustible XFC (eXperimental Fuel Cell) pretende el desarrollo de una plataforma aérea para inteligencia, supervisión y reconocimiento del terreno de gran resistencia.

El NRL y su socio tecnológico Protonex Technology han acordado las especificaciones para el desarrollo de una sistema de propulsión basado en pila de combustible que incrementa de forma significativa la resistencia y permite un incremento de la carga del aparato. La tecnología fue integrada con éxito en el XFC UAS. Se trata de un ligero avión de alas plegables y desechable que se pone en el aire mediante un lanzador de raíles.

Se espera que en su diseño final, el XFC sea capaz de realizar autolanzamientos desde una configuración plegada con velocidades de crucero de 30 nudos, que podrán llegar a puntas de 52.

Carbón

Ya se está utilizando un sustituto del petróleo. Sasol, la empresa de carbón surafricana, produce desde hace años un combustible para reactores semisintético, mitad a partir de petróleo y mitad del carbón, y lo suministra a las aerolíneas que salen de Johannesburgo. En abril de 2008, el ministro británico de Defensa aprobaba el uso de combustible 100% sintético, abriendo el camino para su uso por parte de muchas aerolíneas.

Este combustible tiene muchas ventajas sobre el tradicional que se usa en los reactores, como sus niveles de azufre extremadamente bajos; pero cuando se considera la producción, el combustible para reactores derivado del carbón produce bastante más dióxido de carbono que el del petróleo.

Usando un procedimiento similar al de Sasol, una refinería de Qatar, en el Golfo Pérsico, fabrica un combustible para reactores derivado del gas natural. El procedimiento tiene sentido económicamente, porque el petróleo que sea ahorra tiene más valor que el carbón o el gas natural que se usa.

Programa europeo ACARE

En la actualidad, Airbus lidera el programa europeo ACARE destinado a conseguir una reducción del 50% en las emisiones de dióxido de carbono para la aviación comercial en 2020 respecto a las actuales. Las mejoras aerodinámicas de los aviones se espera representen entre el 20 y 25% de la reducción, los motores supondrán entre un 15 y un 20% y, finalmente, las mejoras en la gestión del tráfico aéreo, entre un 5 y un 10%.

Pero no será sólo en las emisiones directas de los aviones donde se quiere reducir las emisiones contaminantes. Tanto Airbus como Boeing, BP y Shell, y las demás empresas participantes en estos estudios, buscan una significativa rebaja en el ciclo de vida. Es decir, considerando la producción del combustible, su transporte y almacenamiento, por no hablar de las emisiones que se originan al fabricar las piezas del avión y sus motores. Los combustibles procedentes de plantas tienen la ventaja que las mismas plantas, al crecer, absorben dióxido de carbono, lo que ayuda en parte a reducir el total de este que queda en la atmósfera como consecuencia del ciclo de producción y uso de combustibles. Boeing, por su parte, destina más del 75% de su inversión en I+D en la búsqueda de mejoras en la eficiencia del combustible, la reducción de las emisiones de dióxido de carbono y el desarrollo de combustibles alternativos y busca reducir en un 25% el consumo de combustible y emisiones de dióxido de carbono en la flota mundial para el año 2020.

Conceptos relacionados
[Cambio climático]  [Contaminación atmosférica]  [Pila de hidrógeno] 

Fuentes:
El País, 5 de septiembre de 2007
El País, 9 de abril de 2008
Revista Avión Revue Internacional, Nº 311 mayo de 2008.
El País, The New York Times, 5 de febrero de 2009
Ambientum.com, 12 de febrero de 2009
El País, 26 de junio de 2009
Fundación Vida Sostenible, 29 de junio de 2009
EUROPA PRESS, 7 de agosto de 2009
El Mundo, 8 de abril de 2010