El transporte aéreo es una de las fuentes de emisión de gases de efecto invernadero que mayor crecimiento ha experimentado durante los últimos años. Según datos del Parlamento Europeo, entre 1990 y 2017 sus emisiones han aumentado un 128,7% y ya representan un 3,42% del total, debido, sobre todo, al fuerte ascenso del comercio internacional.
Para mitigar este impacto, un consorcio de empresas liderado por el Centro Tecnológico CEIT ha desarrollado el proyecto HIVOMOT (HIgh power and VOltage operation of electric MOTors in aeronautics), que, tras tres años de trabajo, ha culminado con la creación de un prototipo de motor eléctrico para propulsión aeronáutica capaz de reducir significativamente las emisiones de los aviones comerciales.
El objetivo del proyecto, según explica el investigador de la división de transporte y energía y coordinador del proyecto Marco Satrústegui, ha sido “desarrollar un motor eléctrico experimental para sustituir a las actuales turbinas; que funcione con tecnología High Temperature Superconducting (HTS), basada en materiales superconductores, y que ofrezca las mismas prestaciones que las turbinas de gas que emplean los aviones comerciales de más de 50 pasajeros”.
Actualmente, existen aeronaves eléctricas de pequeño tamaño que requieren menos potencia y son usados en vehículos de transporte urbano, generación eólica o industria. Estos motores se basan en un sistema de imanes de neodimio situados en el rotor, una tecnología que, según explica el investigador de CEIT, se encuentra ya “muy al límite” de sus capacidades, lo que requería soluciones de mayor densidad de potencia.
Mayor ligereza y potencia con un menor impacto ambiental
Como alternativa a este sistema, el consorcio ha empleado la tecnología HTS para aportar una mayor potencia de propulsión con menor peso y obtener unas prestaciones similares a las de una turbina de gas. En concreto, se han logrado unas revoluciones de giro de 3.000 rpm y una potencia de 2 MW 20 veces más de lo que necesita un coche eléctrico.
Para operar de forma eficaz, esta tecnología necesita unas condiciones de refrigeración muy exigentes, de -200oC, que son las que permiten a los materiales superconductores explotar todo su potencial y evitar pérdidas que sobrecalienten el sistema. Por eso, uno de los retos a los que se ha enfrentado el consorcio ha sido lograr una mayor capacidad de refrigeración e implementarla en el nuevo motor, que tiene unas dimensiones y un peso sensiblemente inferiores a las de los dispositivos de propulsión convencionales.
Un reto adicional ha sido asegurar el rendimiento del aislamiento eléctrico en altitud, donde las propiedades del aire cambian y empeoran las condiciones de aislamiento de la parte estática del motor. Para superarlo, se han realizado diversas pruebas de laboratorio que consisten en someter las tecnologías actuales de aislamiento a distintos ensayos en condiciones de altitud con cámaras climáticas para observar su respuesta. Con ello, se ha podido predecir su comportamiento en altura y obtener la información necesaria para diseñar un aislamiento adecuado para el nuevo motor.
Consejo asesor formado por agentes de la industria aeronáutica europea
El proyecto liderado por el Centro Tecnológico CEIT está integrado también por las empresas Antec Magnets, Suprasys y Alconza Berango, y se enmarca en el programa europeo Clean Sky 2 financiado con fondos de la Unión Europea en el marco del programa Horizonte 2020. Asimismo, el proyecto cuenta con un consejo asesor formado por representantes de Airbus, RollsRoyce ITP, Indra, Safran, Egile e IRT. “El consejo ha estado informado de todos los progresos que hemos ido realizando y ellos, por su parte, nos han aportado su feedback y nos han indicado los requerimientos y las diferentes condiciones que debía cumplir el motor, su rendimiento o la viabilidad de los desarrollos”, explica Marco Satrustegui.
El proyecto HIVOMOT ha supuesto un avance significativo en la tecnología de propulsión aeronáutica, marcando un hito en la reducción de emisiones. Gracias al desarrollo de este motor, se ha demostrado la viabilidad de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en el sector del transporte aéreo comercial.
