Volar con el sol

Un puñado de pioneros de la aviación están insuflando vida a la tecnología de los aviones solares. Aún no se sabe si seguirán siendo prototipos para siempre.

Según la Agencia Internacional de la Energía (AIE), en 2023, la aviación representará el 2,5% de las emisiones mundiales de CO2 relacionadas con la energía, habiendo crecido más rápidamente entre 2000 y 2019 que el ferrocarril, la carretera o el transporte marítimo. A finales de 2022, los estados miembros de la OACI adoptaron un objetivo a largo plazo para conseguir que las emisiones netas de carbono de la aviación internacional sean nulas en 2050.

Aunque se espera que este esfuerzo se base principalmente en el hidrógeno y en combustibles de aviación sostenibles, el trabajo pionero en otras áreas está poniendo de relieve el papel que podría desempeñar la energía solar. Los aviones propulsados por energía solar, aunque todavía son sólo prototipos, podrían ofrecer una solución prometedora a largo plazo. Estas aeronaves se basan en una combinación de tecnologías avanzadas diseñadas para maximizar la eficiencia energética, minimizar el peso y garantizar un rendimiento estable.

La clave es el uso de paneles o módulos solares de alta eficiencia, a menudo integrados directamente en las alas del avión para captar el máximo de luz solar. Estas células ligeras, combinadas con baterías de iones de litio, almacenan el exceso de energía para la noche o en condiciones de nubosidad. También se necesitan sistemas especiales para gestionar cuidadosamente esta energía y asegurarse de que no se desperdicia.

Ingeniería innovadora con sede en Suiza

Para ser ligeros y eficientes, estos aviones se construyen con materiales resistentes pero ligeros como la fibra de carbono. Sus motores eléctricos están diseñados para consumir la menor energía posible, mientras que los sistemas inteligentes de piloto automático ayudan a gestionar los vuelos largos.

Con su sólida tradición de excelencia en ingeniería, especialmente en las industrias de precisión, y como nación comprometida con la sostenibilidad, Suiza parece estar a la cabeza de la aviación solar. El proyecto Solar Impulse es un claro ejemplo de innovación en ingeniería y de concienciación mundial sobre las tecnologías limpias y las soluciones sostenibles.

Dirigido por los pioneros suizos Bertrand Piccard y André Borschberg, el proyecto desarrolló con éxito una serie de aviones propulsados por energía solar que lograron impresionantes hitos en el vuelo sostenible. El dúo construyó un prototipo de avión y completó un vuelo sin escalas de 26 horas en 2010, lo que supuso el primer vuelo nocturno de la historia propulsado únicamente por energía solar. Esto demostró la capacidad de la aeronave para generar y almacenar energía suficiente para funcionar las veinticuatro horas del día.

La segunda etapa de este proyecto, en 2016, dio lugar a un modelo mejorado de la nave que logró una histórica circunnavegación del globo utilizando únicamente energía solar. El viaje recorrió más de 40.000 km a través de múltiples continentes en 17 etapas, mostrando el potencial de la energía solar fotovoltaica en la aviación.

El último proyecto en esta línea ha sido SolarStratos, un avión propulsado por energía solar diseñado para volar en la estratosfera (el borde del espacio) utilizando únicamente la energía del sol para ampliar los límites de lo que es posible con energías renovables. Su objetivo es inspirar aplicaciones más amplias de la tecnología sostenible en todo el mundo. El proyecto es obra de Raphaël Domjan, antiguo mecánico, paramédico y guía de montaña suizo que ha dedicado los últimos 20 años de su vida a explorar y promover las tecnologías limpias. En 2012, el explorador completó la primera circunnavegación del planeta en un barco propulsado por energía solar, PlanetSolar.

Este hombre de 52 años también es amigo de Piccard, de Solar Impulse, y admite que se vio muy influido por este proyecto, que, según él, le enseñó algunas lecciones importantes. «Vimos que el tamaño del avión es importante. Si el avión es demasiado grande, los costos son muy altos y es difícil gestionarlo. Entonces necesitas un equipo enorme y es muy caro», explicó a la revista Wired en 2016.

Solar Impulse costó alrededor de 178 millones de francos suizos (187 millones de dólares), mientras que el costo del avión SolarStratos, dijo a la revista tecnológica, estaría «más cerca de los 10 millones de dólares». El avión biplaza de Domjan tiene 22 m2 de células fotovoltaicas en las alas, que proporcionan unos 6 kW de energía. Según él, esta configuración permite que el avión funcione únicamente con energía solar durante los vuelos habituales.

A la pregunta de cuánto tiempo podría el avión surcar la estratosfera, Domjan respondió que ése no era el objetivo del proyecto: «El objetivo es llegar lo más alto posible y con un buen sol podemos volar entre 2 y 6 horas. El objetivo para 2025 será volar por encima de los 10.000 metros, lo que supondrá el primer avión tripulado que supere esta altitud». Si este vuelo es un éxito, añadió, el plan sería entonces volar a la estratosfera con un traje espacial ultraligero alimentado por energía solar (¡otra primicia mundial!) diseñado por la empresa rusa Zvezda, que creó trajes para Yuri Gagarin, el primer hombre en el espacio.

Desafíos y soluciones

Controlar el avión con el traje puesto en la estrecha cabina y con vistas restringidas requerirá una formación especial, reconoció, poniendo de relieve uno de los muchos retos a los que se enfrentan Domjan y su equipo. Algunos también han cuestionado la viabilidad del proyecto. Entre las preocupaciones figuran los ambiciosos objetivos del proyecto, las limitaciones tecnológicas y los riesgos potenciales asociados a un vuelo a gran altitud impulsado por energía solar. «Las baterías son un gran reto», admite Domjan. «Las baterías para el vuelo récord aún no están listas. También debemos cambiar la hélice para el vuelo a gran altitud. Es un gran reto tener la mejor batería, la más ligera».

En otras áreas, sin embargo, SolarStratos ha hecho notables progresos. El año pasado, la aeronave logró un hito importante al alcanzar una altitud de 5.993 m durante un vuelo sobre el Matterhorn, demostrando la capacidad de la aeronave para operar a grandes altitudes.

Este logro se produjo tras una serie de vuelos de prueba realizados en los últimos cinco años, que han sido cruciales para validar las mejoras de diseño y las funcionalidades del sistema. A continuación, el equipo tiene previsto intentar un vuelo a 10.000 m de altitud sobre los Alpes suizos este verano, lo que supondrá un paso decisivo para alcanzar la estratosfera.

¿Hay implicaciones comerciales?

La visión de Domjan va más allá de los vuelos pilotados, con el desarrollo de drones solares de gran altitud. En una entrevista concedida a 2024, expresó su esperanza de que los conocimientos adquiridos en el proyecto SolarStratos puedan contribuir a los avances en la aviación eléctrica y facilitar la creación de drones estratosféricos propulsados por energía solar.

Aunque pasará mucho tiempo antes de que los aviones solares puedan transportar cargas más pesadas o volar tan rápido como las aeronaves tradicionales, los avances en la tecnología solar y las baterías podrían hacer que esto fuera más práctico algún día. En el futuro, podrían desempeñar un papel importante en ámbitos como la investigación medioambiental, las comunicaciones o incluso el turismo ecológico. En última instancia, Domjan imagina un futuro en el que la aviación solar sea comercialmente viable. Como afirma el pionero suizo en el sitio web del proyecto: «El objetivo de SolarStratos es mostrar lo que se puede conseguir con la energía solar, con la esperanza de que la industria aeronáutica tome nota y se aleje de los combustibles fósiles para optar por fuentes de energía más sostenibles».

Las normas y la evaluación de la conformidad podrían ayudar

Un comité técnico de la CEI, el CEI TC 82, elabora normas para los sistemas de energía solar fotovoltaica. De momento, estas normas se aplican a los sistemas fotovoltaicos terrestres, ya sean grandes instalaciones o pequeños sistemas montados en tejados. El TC también se ha embarcado en la elaboración de normas para sistemas fotovoltaicos flotantes. Aunque los paneles o módulos solares para aviones o drones requerirían normas específicas, mucho podría derivarse del amplio corpus de trabajo ya publicado en la CEI.

La CEI también cuenta con dos TC que se ocupan específicamente de la industria aeronáutica, el TC 107 de la CEI: Gestión de procesos para aviónica, y CEI TC 97: Instalaciones eléctricas de alumbrado y balizamiento de aeródromos. Todos los componentes electrónicos de los aviones deben cumplir las normas del TC 107. Una de las principales preocupaciones es evitar el uso de componentes electrónicos falsificados o reciclados que no cumplan los requisitos de seguridad y rendimiento previstos para las aeronaves. La norma IEC 62668-1 es un ejemplo de ello. El Sistema de Evaluación de la Calidad de la CEI, IECQ, ofrece la evaluación y certificación por terceros del cumplimiento de las normas IEC 62239-1 e IEC 62239-2.

Aunque los aviones solares están lejos de ser comercialmente viables, si algún día alcanzan un mayor atractivo en el mercado, las normas internacionales CEI estarán ahí para garantizar que cumplen los requisitos de seguridad y rendimiento adecuados.

Autor: Ann-Marie Corvin

La Comisión Electrotécnica Internacional (CEI) es una organización mundial sin ánimo de lucro que agrupa a 174 países y coordina el trabajo de 30.000 expertos en todo el mundo. Las normas internacionales de la CEI y la evaluación de la conformidad sustentan el comercio internacional de productos eléctricos y electrónicos. Facilitan el acceso a la electricidad y verifican la seguridad, el rendimiento y la interoperabilidad de los dispositivos y sistemas eléctricos y electrónicos, incluyendo, por ejemplo, dispositivos de consumo como teléfonos móviles o frigoríficos, equipos médicos y de oficina, tecnología de la información, generación de electricidad y mucho más.

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