Un concepto pionero de avión de transporte regional híbrido-eléctrico optimizado
En un mundo cada vez más interconectado de empresas y personas separadas geográficamente, el transporte aéreo es vital para las economías y la cohesión social. Sin embargo, el sector de la aviación tiene un impacto medioambiental importante, en gran medida relacionado con el ruido y las emisiones. Las emisiones de CO2 de todos los vuelos que salen de aeropuertos de la Europa de los Veintisiete y de la Asociación Europea de Libre Comercio aumentaron en un 34 % entre 2005 y 2019. La aviación representa más del 3 % de los efectos antropogénicos sobre el calentamiento global debido a sus emisiones de CO2 y a sus efectos no relacionados con el CO2. Para mantener el rumbo hacia los objetivos de neutralidad climática para 2050, se requieren medidas tecnológicas radicales y esfuerzos continuos de investigación. La mayoría de los aviones siguen volando con combustibles fósiles, por lo que los combustibles sostenibles para la aviación son un área clave de investigación. Sin embargo, los diseños revolucionarios que mejoren la eficiencia de los motores y avancen hacia aeronaves más eléctricas y, con el tiempo, totalmente eléctricas, resultarán necesarios a largo plazo para ir por buen camino. El equipo del proyecto HECARRUS, financiado con fondos europeos, ha abordado esta necesidad esencial mediante el diseño completo de un avión de transporte regional para diecinueve pasajeros basado en la propulsión híbrida-eléctrica casi sin emisiones.
Simulaciones avanzadas e investigaciones numéricas de aeronaves basadas en la propulsión híbrida-eléctrica
Las aeronaves con baterías eléctricas no emiten gases ni partículas de forma directa, producen menos ruido, son más eficientes y sus costes operativos y de mantenimiento son potencialmente menores. Según Anestis Kalfas y Vasilis Gkoutzamanis, de la Universidad Aristóteles de Tesalónica, coordinadora del proyecto, «solo se han realizado unos pocos vuelos inaugurales de aeronaves eléctricas certificadas, limitados a aeronaves eléctricas de dos o cuatro plazas destinadas principalmente a la formación de pilotos. En la actualidad, las tecnologías de baterías disponibles (densidad energética y peso) restringen en gran medida el tamaño de las aeronaves y son el principal obstáculo para dar rienda suelta a la aviación impulsada por baterías». En HECARRUS, el equipo se propuso acelerar esta evolución con simulaciones avanzadas e investigaciones numéricas que consideran múltiples configuraciones, arquitecturas y soluciones disruptivas que combinan los motores de turbina de gas más eficientes con generadores de energía eléctrica y tecnologías avanzadas de baterías. Como señala Gkoutzamanis, «el futuro es híbrido. No solo híbrido-eléctrico, sino híbrido en general. Por ejemplo, la investigación se centra en la integración de múltiples tipos de propulsores, como térmicos y eléctricos para proporcionar empuje, múltiples tipos de características de combustión para optimizar las emisiones y múltiples componentes y características de última generación del fuselaje». Junto con el desarrollo del diseño conceptual, la investigación fundamental se dirigió a identificar las ventajas de la hibridación en la movilidad aérea regional y los retos científicos y técnicos del despliegue de nuevas arquitecturas propulsoras.
Ampliación de horizontes para la aviación sostenible
El acoplamiento de los distintos componentes de las aeronaves que utilizan la propulsión eléctrica híbrida es todo un reto, y en HECARRUS se ha abordado con excelentes resultados gracias a sus herramientas de diseño y simulaciones. «En el marco de HECARRUS, se tuvo éxito en la obtención del diseño conceptual de un avión de transporte regional con capacidad para diecinueve pasajeros y casi sin emisiones basado en la propulsión híbrida-eléctrica. La labor incluyó el diseño, la integración y la optimización de los principales componentes de la configuración, que abarcaban la turbina de gas, la energía eléctrica y los sistemas de gestión térmica, así como la propia aeronave a lo largo de todo el perfil de la misión», explica Gkoutzamanis. Según los análisis y la cuantificación de los beneficios potenciales, la configuración propuesta de HECARRUS puede reducir las emisiones de CO2, óxidos de nitrógeno y ruido de aeronaves de transporte regional para 19 pasajeros en un 34,3 %, un 30,5 % y un 20,0 %, respectivamente. «Hemos demostrado el enorme potencial que incluso un avión más pequeño puede tener en la sostenibilidad de la aviación y cómo puede convertirse en un modelo disruptivo para futuros diseños», concluye Kalfas. Los modelos desarrollados en el marco del proyecto servirán de apoyo a esta iniciativa. Junto con los conocimientos generados y los investigadores formados en el marco de HECARRUS, la labor del proyecto contribuirá a que el sector de la aviación recupere el rumbo hacia la neutralidad climática para 2050.
Palabras clave
HECARRUS, aeronave, aviación, propulsión híbrida-eléctrica, batería, avión de transporte regional, turbina de gas
