• Estadísticas del mercado de aviones de cero emisiones 2040 –

Los aviones tradicionales, que contribuyen significativamente a la liberación de CO2 por la quema de grandes cantidades de combustible para aviones, también influyen en la concentración de otros gases y contaminantes presentes en la atmósfera. La liberación de estos contaminantes nocivos provoca un aumento a largo plazo de los niveles de ozono, emisiones de aerosoles de azufre y estelas de agua. La emisión de estos contaminantes contribuye significativamente al calentamiento global. Estos factores exigen una acción inmediata por parte de los líderes de la industria aeronáutica (Airbus, Boeing y otros) para que opten por combustibles más limpios (hidrógeno o paquetes de baterías); de los gobiernos para que formulen normativas relativas al control de las emisiones causadas por los aviones actuales; y de las políticas que creen un entorno propicio para la llegada de aviones neutros en carbono en breve.

Para frenar el creciente nivel de CO2 y otras emisiones nocivas de los aviones actualmente en funcionamiento, los gobiernos de todo el mundo están planificando hojas de ruta para contener la contaminación causada por los aviones a base de queroseno. Por ejemplo, países como Estados Unidos, Corea del Sur, Alemania y Francia han formulado planes estratégicos para la transición a aviones eléctricos o de hidrógeno. Además, varias empresas de todo el mundo están diseñando aviones propulsados por baterías, hidrógeno o tecnologías híbridas (batería e hidrógeno) y células solares. Las aeronaves con cero emisiones que funcionan con estos recursos energéticos pueden reducir en gran medida las emisiones y las plataformas, como los aero-taxis (por ejemplo, CityHawk de Urban Aeronautics), pueden hacer posible los desplazamientos urbanos sin esfuerzo en pocos años. La llegada de este tipo de aeronaves puede reducir significativamente nuestra dependencia de los combustibles fósiles a lo largo de los años y abrir nuevas vías de aviación sostenible.

La segmentación del mercado se basa en la fuente, la gama, la aplicación, el tipo y la región. Por fuente, el mercado se divide en hidrógeno, eléctrico y solar. En función de la autonomía, se clasifica en corta, media y larga distancia. Según la aplicación, se divide en aviones de pasajeros y aviones de carga. Según el tipo, se divide en turbopropulsores con mamparo trasero, sistemas de turbo ventiladores y alas mixtas. Por regiones, el mercado se analiza en Norteamérica, Europa, Asia-Pacífico y LAMEA.

• Aumento del tráfico aéreo de pasajeros en todo el mundo

Según las estadísticas mundiales anuales de la Organización de Aviación Civil Internacional (OACI), el número total de viajeros transportados en vuelos regulares ascendió a 4.380 millones en 2019, lo que supuso un 3,65% más que el año anterior. El mayor tráfico de pasajeros se registró en la región de Asia-Pacífico. En octubre de 2018, la Asociación Internacional de Transporte Aéreo (IATA) publicó que la evolución actual del transporte aéreo proyecta que el número de pasajeros podría duplicarse hasta los 8.200 millones en 2037. La pandemia del COVID-19 provocó un grave descenso de las cifras de tráfico aéreo, aunque recientemente, en mayo de 2021, la Asociación de Transporte Aéreo Internacional (IATA) declaró que se prevé que el tráfico mundial de pasajeros aéreos se recupere hasta casi el 88% de los niveles anteriores al COVID-19 durante 2022, y se prevé que supere este nivel durante 2023. Esto significa una fuerte demanda de viajes aéreos a nivel mundial.

Las estadísticas mencionadas sugieren un aumento del tráfico aéreo de pasajeros a lo largo de los años a nivel internacional. La flota actual de aviones funciona con queroseno (combustible fósil) y, debido al aumento del tráfico de pasajeros, también aumenta el consumo de queroseno. Esto obliga a buscar otras fuentes de energía, como el hidrógeno y la electricidad, para alimentar la próxima generación de aviones. El hidrógeno, como portador de energía para su uso en aeronaves, tiene algunas cualidades excepcionales, como la mínima contaminación, el peso ligero, la disponibilidad mundial y la seguridad, lo que lo convierte en un combustible de aviación adecuado. El funcionamiento y el mantenimiento de los aviones que funcionan con electricidad o con baterías son menos costosos que los que funcionan con combustible, son mucho más silenciosos y ofrecen vuelos más suaves y confortables. Como las operaciones de los aviones impulsados por hidrógeno y baterías no emiten emisiones de carbono, el uso de estas tecnologías puede resultar bastante beneficioso para la industria de la aviación y también para el medio ambiente. Por lo tanto, se prevé que el aumento del tráfico aéreo impulse el crecimiento del mercado de los aviones de emisiones cero durante el periodo de previsión.

• Reducción de las emisiones de GEI

El uso del combustible de hidrógeno, la energía eléctrica y la energía solar como fuente de propulsión de los aviones con cero emisiones, en comparación con el combustible de aviación y los combustibles de aviación sostenibles (tipos de biocombustibles de aviación avanzados utilizados en los aviones a reacción), dará lugar a una reducción drástica de las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero (GEI). Existen dos formas de aprovechar la energía del hidrógeno, entre las cuales, en el caso de la propulsión por pilas de combustible, las emisiones gaseosas de la aeronave se limitan únicamente al vapor de agua, un subproducto del proceso de producción de energía. Del mismo modo, las aeronaves propulsadas por baterías eléctricas y energía solar son neutras en cuanto a emisiones de carbono, y se espera que la aparición de este tipo de aeronaves con cero emisiones dé lugar a operaciones más limpias, silenciosas y sostenibles del sector de la aviación en el futuro.

El aumento de las inversiones en I+D para encontrar fuentes de energía alternativas para las aeronaves está impulsado por el aumento de la normativa relativa a la emisión de efluentes nocivos por parte de las aeronaves convencionales. Por ejemplo, en diciembre de 2020, la Agencia de Protección del Medio Ambiente de Estados Unidos (EPA) publicó su reglamento final sobre las normas de emisión de gases de efecto invernadero (GEI) para las grandes aeronaves de turbina pilotadas por operadores de aviación comercial y de negocios. La EPA considera que esta normativa es importante y espera que sirva de referencia para las emisiones de GEI de los aviones. Además, la Unión Europea (UE) se esfuerza por reducir las emisiones de los viajes aéreos en Europa y se coordina con la comunidad internacional para instaurar procedimientos de alcance mundial. La propuesta, prevista para el segundo trimestre de 2021, formará parte del amplio Acuerdo Verde Europeo. Además, la Organización de Aviación Civil Internacional (OACI) había declarado (antes de la pandemia de COVID-19) que para 2050 las emisiones de la aviación internacional podrían triplicarse respecto a los niveles de 2015. Se espera que estos factores impulsen el desarrollo de tecnologías de aviación de emisiones cero durante el plazo previsto.

• Retos tecnológicos asociados a los aviones solares, eléctricos y de hidrógeno

Los aviones con cero emisiones tienen grandes perspectivas de futuro, debido a sus bajos costes de explotación, a que no producen emisiones de carbono y a que vuelan con fuentes de energía abundantes, como el combustible de hidrógeno y la energía solar. Aunque están recibiendo un gran apoyo de gobiernos y asociaciones de todo el mundo, los ingenieros tienen que idear tecnologías innovadoras para hacer frente a los enormes retos relacionados con la relación peso-energía asociada a los aviones eléctricos, la menor cantidad de energía solar captada por las células solares montadas en un avión solar y la baja densidad energética del hidrógeno.

En lo que respecta a los aviones solares, tanto el sol como el avión están en continuo movimiento en la atmósfera, por lo que el ángulo de captación para que el sol incida en los paneles solares es extremadamente irregular. Debido a esto, los paneles solares no recogen una cantidad significativa de energía. En la actualidad, los aviones con energía solar sólo captan alrededor del 10-20% de la energía solar. Además, cómo los aviones con energía solar están diseñados con una enorme envergadura y células solares frágiles y ligeras, son bastante susceptibles a las condiciones meteorológicas desfavorables. Uno de los mayores problemas de los aviones eléctricos es la baja densidad energética de las baterías. Mientras que el combustible para aviones tiene una densidad energética de unos 12.000 Wh/kg, las baterías de iones de litio disponibles en el mercado tienen una densidad energética a nivel de célula de unos 250 Wh/kg. La densidad energética a nivel de paquete suele ser un 20% menor. Además, la propulsión eléctrica de las aeronaves también implica tensiones mayores para minimizar el tamaño y la masa del sistema de distribución de energía. El hidrógeno (en forma gaseosa) suele extraerse del agua mediante el proceso de electrólisis, que incluye el paso de una alta corriente eléctrica a través del agua para aislar los átomos de oxígeno e hidrógeno. El proceso de electrólisis es bastante caro, ya que incluye un elevado gasto en necesidades energéticas. Además, el hidrógeno plantea retos para los diseñadores en cuanto a los requisitos de masa y volumen, así como para la gestión y el almacenamiento del combustible a bordo de los aviones. La elevada relación volumen-energía del hidrógeno líquido (LH2) exige que los aviones de hidrógeno contengan una enorme cantidad de combustible en comparación con los aviones tradicionales alimentados con queroseno. Esto provoca una mayor resistencia al aire y afecta a la eficiencia del avión.

Se espera que estos problemas relacionados con los aviones de energía solar, eléctrica o de hidrógeno obstaculicen el crecimiento del mercado de los aviones de emisiones cero durante el plazo previsto.

• Iniciativas gubernamentales proactivas para el desarrollo de aviones con cero emisiones

Pasar del queroseno a los aviones de hidrógeno o de batería requiere un gran impulso por parte de los gobiernos de todo el mundo. Varios gobiernos han formulado políticas y una hoja de ruta para apoyar la infraestructura de aviación basada en el hidrógeno en sus respectivos países, lo que se prevé que contribuya a reducir las emisiones de carbono en todo el mundo. El 22 de julio de 2010, el Departamento de Defensa (DOD) y el Departamento de Energía (DOE) de EE.UU. firmaron un Memorando de Entendimiento (MOU) con el fin de dirigir los esfuerzos para mejorar la seguridad energética de la nación y establecer el liderazgo del gobierno federal en la transformación hacia una economía baja en carbono. Uno de los aspectos más destacados del MOU era la fabricación e instalación de pilas de combustible avanzadas para la alimentación secundaria de los equipos de apoyo en tierra en los aeropuertos y a bordo de los aviones del Departamento de Defensa.

En consonancia con los esfuerzos por acelerar el desarrollo de aeronaves con cero emisiones, el Instituto de Tecnología Aeroespacial (ATI) lanzó en julio de 2020 el programa FlyZero para ayudar al sector aeroespacial británico a desarrollar una aeronave con cero emisiones de carbono para 2030. Patrocinado por el Departamento de Empresa, Energía y Estrategia Industrial (BEIS) del gobierno británico, el programa FlyZero se puso en marcha para reunir los conocimientos de toda la cadena de suministro y las academias del Reino Unido en un programa primario de 12 meses para examinar los problemas de diseño y las perspectivas de mercado de los conceptos viables de aviones de emisiones cero. El gobierno británico espera el lanzamiento de vuelos comerciales de emisiones cero para 2030. Además, siguiendo las recomendaciones del Comité sobre el Cambio Climático, el gobierno británico ha establecido un objetivo de cero emisiones netas de GEI en el Reino Unido para 2050. Esto entró en vigor en junio de 2019 como una modificación del objetivo de la Ley de Cambio Climático de 2018 de disminuir las emisiones de GEI en un 80%, en comparación con los niveles de 1990. Se prevé que estas iniciativas impulsen el crecimiento del mercado de aviones de cero emisiones a lo largo de los años.