N3-X, el avión eléctrico gigante de la NASA que revolucionará nuestra forma de viajar por el aire
El cambio de paradigma que para la industria
automotriz representa la electrificación de los vehículos no es patrimonio
exclusivo del sector del transporte terrestre. Los fabricantes de aviones, por
ejemplo, también llevan años trabajando en la búsqueda de soluciones
tecnológicas para electrificar sus aeronaves. En su caso, no obstante, el
desafío es mucho mayor al tratarse de aparatos más voluminosos y pesados que
requieren más energía para desplazarse.
Hasta ahora la industria aeronáutica ha conseguido
su objetivo a medias. Ya hace años que vuelan aviones impulsados por motores
eléctricos. Pero todavía se trata de aparatos pequeños, con capacidad para
apenas una decena de pasajeros, u otros más grandes con una autonomía de vuelo
limitada a 200 kilómetros como máximo.
Para ser rentables las grandes compañías necesitan
operar con aviones de gran capacidad y con autonomía suficiente para cubrir
distancias de miles de kilómetros. Algo que por el momento solo proporcionan
los motores de combustión. Sin embargo, la industria aeronáutica no ceja en su
empeño por conseguir aunar estos dos requisitos -capacidad y autonomía- para
que dentro de unos años el transporte aéreo, responsable hoy del 75% de los
gases de efecto invernadero, sea mucho más sostenible y respetuoso con el medio
ambiente.
La NASA se ha sumado a este ambicioso propósito a
través del programa N3-X con el que pretende crear una versión totalmente
eléctrica del avión que lleva el mismo nombre. Se trata de una aeronave de
fuselaje aerodinámico con capacidad para 330 pasajeros, como máximo, que
utiliza un sistema de energía eléctrica de bajo consumo, que permitirá reducir
el consumo de combustible, las emisiones y el nivel de ruido. Las previsiones
de la agencia espacial norteamericana es que el avión esté listo en el año
2040.
Hasta ahora todas las iniciativas se centran en
aviones muy pequeños o en aviones grandes con poca autonomía de vuelo
En un artículo publicado en la prestigiosa revista
científica IEEE Sectrum, los investigadores de la NASA han dado a conocer tres
posibles escenarios para crear una versión 100% eléctrica de su avión N3-X.
Antes de poner negro sobre blanco en la publicación editada por el Instituto de
Ingenieros Eléctricos y Electrónicos de Estados Unidos, solo se contemplaba la
utilización de dos generadores a combustión para alimentar los motores
eléctricos.
Este sistema híbrido es el que los investigadores
liderados por la profesora Mona Ghassemi pretenden sustituir por una fuente de
energía totalmente eléctrica. Para conseguirlo, primero deberán sortear el reto
que supone la exigencia de generar una potencia de alrededor de 25 megavatios
(25 millones de vatios o 25.000 kW).
Para poner los datos en contexto, solo señalar que
el Boeing 787-8 de última generación, un avión parcialmente electrificado,
necesita 1 megavatio de energía de fuentes renovables, mientras que el resto de
la energía necesaria para el despegue proviene de la quema de combustible para
aviones.
La energía que precisa el avión para despegar es uno
de los mayores desafíos que deben superar los investigadores
“En otras palabras, necesitamos de 25 a 30 veces más
energía para hacer que los aviones [parcialmente eléctricos] se vuelvan
completamente eléctricos, y casi toda esta energía requerida es para el
despegue”, admite Mona Ghassemi. La investigadora propone reemplazar los dos
motores turboeléctricos del N3-X con cuatro unidades de energía electroquímica
(EEU, por sus siglas en inglés) que incluyen baterías, celdas de combustible y
supercondensadores.
En su artículo, los investigadores analizaron sus
tres diseños de sistemas de energía eléctrica (EPS) en condiciones normales,
así como escenarios en los que falló un componente del sistema de energía. Los
resultados muestran que dos de los diseños podrían ser factibles en la vida
real, incluso si una EEU fallara durante el vuelo.
Si bien todavía falta mucho camino por recorrer en
lo que se refiere a estos diseños totalmente eléctricos, Ghassemi no se
desanima. “Con los futuros avances proyectados en las baterías [de litio-aire y
de litio-azufre], las energías específicas requeridas para el avión totalmente
eléctrico de fuselaje ancho previsto pueden lograrse en los próximos 25 años”,
señala la investigadora de la NASA. Pese a todo, admite que otra “solución
prometedora” puede lograrse antes, como “los reactores compactos de fusión”.
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