Un avión eléctrico híbrido es un avión con un sistema de propulsión eléctrico híbrido . Como la densidad de energía de las baterías de iones de litio es mucho menor que la del combustible de aviación , un sistema de propulsión eléctrico híbrido puede aumentar efectivamente la autonomía de vuelo en comparación con los aviones puramente eléctricos . En mayo de 2018, había más de 30 proyectos de aviones híbridos eléctricos y se preveían aviones de pasajeros híbridos eléctricos de corta distancia a partir de 2032.
El concepto subsónico Boeing Truss-Braced Wing se planeó con propulsión eléctrica híbrida. [1] El Diamond DA36 E-Star voló por primera vez el 8 de junio de 2011, el primer vuelo de un sistema de propulsión híbrido en serie , reduciendo el consumo de combustible y las emisiones hasta en un 25%, una tecnología escalable a un avión de pasajeros de 100 plazas. [2] Un motor Wankel pequeño y 100 kg (220 lb) más liviano de 40 hp (30 kW) genera la electricidad, complementado con baterías EADS para un despegue silencioso, alimentando un motor eléctrico Siemens de 70 kW (94 hp) que hace girar la hélice. . [2] El Proyecto Cero de AgustaWestland estaba destinado a ser híbrido-eléctrico.
La NASA patrocinó un desafío centenario para fomentar el desarrollo del avión más eficiente en combustible del mundo. [3] El concurso fue copatrocinado por Google y se llevó a cabo en los cielos de California. Entre los participantes se encontraba el primer avión híbrido paralelo de gas y electricidad del mundo llamado EcoEagle, construido por estudiantes de la Universidad Aeronáutica Embry-Riddle , dos aviones eléctricos: el Pipistrel Taurus G4 y el eGenius. [4]
Faradair Aerospace lanza un concepto de avión eléctrico híbrido de triple ala en caja llamado BEHA (Bio Electric Hybrid Aircraft) como uno de los primeros aviones regionales del mundo diseñado específicamente para vuelos regionales híbridos eléctricos. La nueva empresa del Reino Unido ha continuado el desarrollo desde el concepto inicial hasta la última variante BEHA M1H, con oportunidades futuras para variantes no tripuladas y totalmente eléctricas. El E-STOL BEHA ha obtenido el apoyo de miembros clave del gobierno del Reino Unido y el desarrollo del fuselaje se ha llevado a cabo en la Universidad de Swansea. [5]
Zunum Aero , respaldada por Boeing y JetBlue , trabaja desde 2014 en una familia de aviones regionales eléctricos híbridos de 10 a 50 asientos . [6] El 5 de octubre de 2017, Zunum lanzó el desarrollo de un avión de seis a 12 asientos. Con el objetivo de volar en 2020 y entregarse en 2022, debería reducir los costos operativos entre un 40% y un 80% para alcanzar los costos de millas de asientos disponibles (ASM) de un Dash 8-Q400 de 78 asientos . [7]
El 28 de noviembre de 2017, Airbus anunció una asociación con Rolls-Royce plc y Siemens para desarrollar el avión demostrador híbrido-eléctrico E-Fan X , que volará en 2020 .
El GE Catalyst de 1.300 shp podría usarse en propulsión híbrida-eléctrica: a finales de 2016, General Electric modificó un turbofan de caza GE F110 para extraer 250 kW de su turbina HP y 750 kW de su turbina LP , con el apoyo del Laboratorio de Investigación de la USAF y La NASA desarrolló y probó un motor/generador eléctrico de 1 megavatio con GE Global Research y probó un inversor refrigerado por líquido que convierte 2400 voltios de CC en CA trifásico con interruptores basados en carburo de silicio y módulos de potencia MOSFET de 1,7 kW . [9]
Los expertos de la industria esperan que un avión híbrido-eléctrico de más de 50 asientos debute en operación comercial para 2032 para rutas como Londres-París. [10]
En noviembre de 2018, las oficinas de Zunum Aero se cerraron y los 70 miembros del personal fueron despedidos cuando el programa llega a su fin.
La UE financió el programa Hypstair con 6,55 millones de euros durante tres años hasta 2016 para un TRL de 4: una maqueta de Pipistrel Panthera recibió un sistema de propulsión híbrido -eléctrico en serie, probando en tierra un motor de 200 kW impulsado únicamente por baterías, por un motor de 100 kW. solo generador y por ambos combinados. [11] Le sigue el proyecto Mahepa de 2017, financiado por la UE durante cuatro años con 9 millones de euros en el marco del programa de investigación Horizonte 2020 para reducir las emisiones de carbono de la aviación en un 70 % en 2050, hasta el TRL 6 antes de entrar en el desarrollo de productos. [11]
La transmisión del Panthera se dividirá en módulos: generador de empuje con motor eléctrico y generador de energía de combustión interna en el morro, interfaz hombre-máquina e informática , combustible y baterías en el ala. [11] Las pruebas en tierra están previstas para 2019 antes de las pruebas de vuelo en 2020. [11]
El Pipistrel Taurus G4 , de doble fuselaje y cuatro asientos, propulsado por baterías, recibió un tren motriz de pila de combustible de hidrógeno DLR para volar como HY4 en septiembre de 2016, con tanques de hidrógeno y baterías en los fuselajes, pilas de combustible y motor en la góndola central . [11] Los socios son el desarrollador alemán de motores e inversores Compact Dynamics, la Universidad de Ulm , la TU Delft , el Politecnico di Milano y la Universidad de Maribor . [11]
Las pruebas en tierra y en vuelo deberían seguir a las del Panthera un par de meses más tarde. [11]
Además de su asistencia en tierra , se estudiará la ampliación a aviones de pasajeros de 19 y 70 asientos en dos configuraciones: más módulos del mismo tamaño para propulsión eléctrica distribuida , o módulos de mayor tamaño que extrapolan los resultados de las pruebas de vuelo, impulsando hélices gemelas. [11] Los vuelos probarán el comportamiento del sistema, medirán el rendimiento y la confiabilidad y evaluarán los modos de falla. [11] El objetivo es alcanzar una tasa de fallo de uno cada 10 millones de horas, tan baja como en los aviones de línea, con componentes muy fiables o con redundancia . [11]
La empresa austriaca ScaleWings, desarrolladora de una réplica a escala del Mustang P-51 , ha desarrollado un motor híbrido y eléctrico de pistón redundante, basado en módulos independientes: un V-twin de cuatro tiempos y 1,15 L (70 pulgadas cúbicas) que produce 80 y 120 CV ( 60 y 89 kW) cuando están turboalimentados, y motores eléctricos, que producen de 170 a 350 hp (130 a 260 kW) combinados. [12]
VoltAero es una startup formada en septiembre de 2017 por el CTO y piloto de pruebas del Airbus E-Fan 1.0 2014, ubicada en Royan y establecida con el apoyo de la región francesa de Nouvelle-Aquitaine . [13] La compañía está desarrollando un banco de pruebas híbrido basado en el Cessna 337 Skymaster , que pretende volar a finales de febrero de 2019. [13] El prototipo VoltAero Cassio , totalmente compuesto y en blanco, debería seguir en 2020, antes de las entregas a finales de 2021 o principios de 2022. [13] Estará propulsado por dos motores eléctricos de 60 kW (80 hp) que impulsarán las hélices del tractor en el ala y un motor de pistón de 170 kW (230 hp) y un motor de 150 kW (200 hp) que impulsará una hélice de empuje. en el fuselaje de popa. [13] La combinación de combustible y baterías le dará una autonomía de 1.200 km (650 millas náuticas) con nueve personas a bordo. [13]
El 31 de octubre de 2018, Diamond Aircraft voló el HEMEP , financiado por el Ministerio de Economía de Alemania y la Agencia Austriaca de Promoción de la Investigación , alcanzando 130 nudos (240 km/h) y 3000 pies (910 m) en 20 minutos. [14] Es un DA40 modificado con su motor de un solo pistón reemplazado por dos motores eléctricos Siemens de 75 kW (101 hp) en la nariz impulsados por un motor Austro Engine AE 300 diesel de 110 kW (150 hp) o dos de 12 kWh (43 MJ). pilas, durante 5 h. resistencia o 30 min. solo con pilas. [14]
En enero de 2019, la startup estadounidense Ampaire estaba reemplazando el motor de pistón de popa del Cessna 337 Skymaster (un avión push-pull ) por un motor eléctrico, para volar el prototipo en las rutas de cercanías de Hawaiian Mokulele Airlines operadas con Cessna Caravans . [15] Otras siete aerolíneas están interesadas en las conversiones de Caravan o Twin Otter : Kenmore Air de Seattle , Tropic Air de Belice, Vieques Air Link con base en Puerto Rico , Southern Airways Express de Memphis, Tennessee, Aurigny de Guernsey y Star Marianas Air , con base en el Islas Marianas del Norte, así como Noruega . [15] Los vuelos de prueba se llevarán a cabo en una ruta de 45 km (28 millas) durante 15 minutos entre el aeropuerto de Kahului en el centro de Maui y el aeropuerto de Hana en el lado este. [16] El prototipo híbrido realizó su primer vuelo de prueba público el 6 de junio de 2019, antes del servicio programado previsto para 2021. [17] Personal Airline Exchange (PAX) se convirtió en el cliente de lanzamiento del Skymaster de seis asientos modificado Ampaire Electric EEL , para Certificarse en 2021, con un pedido de 50 más 50 opciones. [18]
En marzo de 2019, UTC estaba convirtiendo un Bombardier Dash 8 Q100 de 39 asientos en un híbrido-eléctrico para vuelos de demostración a partir de 2022 dentro de su Proyecto 804. [19] El diseño de 2 MW (2700 hp) es similar al Airbus E-Fan X programa, pero apunta a la certificación y producción para una posterior oferta comercial. [19] Un turbohélice PW121 de 2150 hp (1600 kW) será reemplazado por una turbina de gas de 1 MW (1300 hp) unida a un motor eléctrico de la misma potencia, impulsado por baterías de iones de litio disponibles en el mercado para el despegue y el ascenso. . [19] La turbina se utiliza sola en crucero y acciona el motor-generador para recargar las baterías en descenso . [19] El motor reducido funciona de manera óptima para ahorrar un 30% de combustible en 200 a 250 millas náuticas (370 a 460 km). [19] El alcance se reduce de 1.000 a 600 millas náuticas (1.900 a 1.100 km) debido al mayor peso en vacío y un 50% menos de capacidad de combustible. [19]
Faradair Aerospace lanzó su BEHA M1H de 18 asientos durante Revolution.aero en marzo, Londres, con propulsión híbrida turbohélice y capacidad de "cambio rápido" de pasajeros/carga, apuntando a las regulaciones de la categoría de viajeros CS23/Part23. El avión E-STOL es capaz de operar en pistas de menos de 300 m con una carga útil de 5 toneladas gracias a su exclusiva configuración de triple ala en caja y su silenciosa configuración de empujador de ventilador con conductos. [20]
En el Salón Aeronáutico de París de junio de 2019 , Daher , Airbus y Safran se unieron para desarrollar el demostrador EcoPulse basado en TBM , y la mitad de los 22 millones de euros (25 millones de dólares) de la demostración fueron financiados por la DGAC . [18] El vuelo inaugural está previsto para el verano de 2022 antes de una hipotética certificación 2025-30. [18] El motor existente del avión se complementará con seis motores eléctricos de safran de 45 kW (60 hp) en el ala alimentados por una APU de 100 kW (130 hp) o baterías. [18] Similar al X-57 Maxwell de la NASA , la propulsión distribuida reduce los vórtices de las puntas de las alas y agrega sustentación a baja velocidad al soplar el ala , lo que permite un ala más pequeña y de menor arrastre. [18]
Una encuesta de mediados de mayo de 2019 para la UBS muestra que el 38% de los estadounidenses y alemanes dijeron que probablemente volarían en un avión híbrido-eléctrico, cifra que aumenta a más del 50% entre las personas de entre 18 y 44 años. [21] UBS cree que los aviones híbridos para hasta nueve pasajeros en rutas cortas por debajo de 250 millas náuticas (460 km) podrían estar disponibles a partir de 2022, y en 2028 para aviones regionales con rutas de hasta 1 h. [21] La UBS pronostica un mercado para 16.000 aviones híbridos-eléctricos y entre 178 y 192 mil millones de dólares entre 2028 y 2040, principalmente en aviación general , aviones ejecutivos ligeros y aviones regionales con costos operativos un 20% más bajos que los actuales de 50 a 70 asientos. [21]
Liderado por Cranfield Aerospace Solutions (CAeS), el Proyecto Fresson comenzó el 1 de octubre de 2019 para volar un Britten-Norman BN-2 Islander eléctrico en un plazo de 30 meses antes de un STC de EASA en otros 6 a 12 meses. [22] Tiene como objetivo una autonomía de 60 minutos más reservas de 30 minutos y con energía cinco veces más barata que Avgas y mantenimiento reducido, el costo de conversión podría recuperarse en tres años y tendría un motor de combustión con extensión de autonomía. [22] La mitad de la financiación de £18 millones ($22 millones) proviene de los socios y la otra mitad del gobierno del Reino Unido. [22] De los 800 isleños en servicio, alrededor de 600 se utilizan para vuelos cortos. [22] Loganair debería utilizarlo para viajes cortos entre islas en el norte de Escocia . [22]
El desarrollador de EEL eléctrico Ampaire y el especialista en modificación de aviones Ikhana Aircraft Services estudian un híbrido diesel-eléctrico de 19 asientos de Havilland Canada DHC-6 Twin Otter . [23] Podría utilizar el STC de Ikhana para aumentar el MTOW de 5.443 a 6.350 kg (12.000 a 14.000 lb); se espera que el estudio esté completo a finales de 2019. [23]
Con el apoyo de financiación bávara , el DLR alemán está transformando uno de sus dos Do 228 en un demostrador híbrido-eléctrico. [24] El primer vuelo totalmente eléctrico está previsto para 2020 y el primer vuelo híbrido-eléctrico para 2021, aparentemente desde el aeropuerto de Cochstedt . [24] Los socios incluyen MTU Aero Engines y Siemens , de los cuales Rolls-Royce plc está adquiriendo la unidad de propulsión eléctrica. [24]
En abril de 2020, se cancela el programa E-FanX apoyado por Rolls-Royce plc, Airbus y Siemens. [25]
Para julio de 2020, Faradair Aerospace anuncia su reubicación en Duxford Airfield, Cambridgeshire, Reino Unido, en asociación con el Imperial War Museum Duxford y Gonville and Caius College, Cambridge , para desarrollar el prototipo de avión regional eléctrico híbrido BEHA M1H a partir de una nueva instalación de creación de prototipos a medida como parte de el nuevo campus de investigación y desarrollo aeroespacial de Duxford Avtech. El primer vuelo está previsto para finales de 2023 o principios de 2024. [26]
En noviembre de 2020, Embraer presentó un nuevo diseño para un avión regional que evitaba una transmisión híbrida-eléctrica, ya que los costos operativos aumentarían un 15% para un 5% de la potencia requerida en comparación con un turbohélice convencional . [27]
La Alianza Aeroespacial Berlín-Brandenburgo es un grupo empresarial que incluye a Rolls-Royce Dahlewitz , MTU Aero Engines , el especialista en ingeniería aeronáutica APUS y Stemme . [24] Planea el proyecto IBEFA -i6, un demostrador de propulsión eléctrica distribuida de 19 asientos que volará en 2021 con turbodiésel , turbina de gas y generadores de pila de combustible . [24]
Aparte de este i-6, el APUS i-5 será un banco de pruebas de doble brazo con asientos en tándem para un peso bruto de 4 t (8800 lb). [28] Un turboeje Rolls-Royce 250 impulsará cuatro hélices eléctricas a través de una batería, generadores, convertidores y controles de potencia. [28] Con el apoyo del estado alemán de Brandeburgo y la Universidad Tecnológica de Brandeburgo , los vuelos deberían comenzar después de 2021. [28]
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En 2019, el Consejo Nacional de Investigación de Canadá comenzó a convertir un Cessna Skymaster , una configuración push-pull , en el banco de pruebas de aviones eléctricos híbridos. [29] Voló por primera vez el 7 de febrero de 2022. [30] [31] [32]
El 19 de enero de 2023, ZeroAvia voló su banco de pruebas Dornier 228 con un turbohélice reemplazado por un prototipo de tren motriz eléctrico de hidrógeno en la cabina, que consta de dos celdas de combustible y una batería de iones de litio para obtener la máxima potencia. [33] El objetivo es tener un sistema certificable para 2025 para propulsar estructuras de aviones que transporten hasta 19 pasajeros a más de 300 millas náuticas (560 km). [33]
{{cite web}}: Mantenimiento CS1: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )Rolls lidera el demostrador híbrido-eléctrico alemán