Un nuevo motor eléctrico para reducir las emisiones de los aviones comerciales

Para mitigar este impacto, un consorcio de empresas liderado por el centro de investigación Ceit, miembro de Basque Research & Technology Alliance (BRTA), desarrolla un ambicioso proyecto europeo denominado Hivomot (HIgh power and VOltage operation of electric MOTors in aeronautics) que trabaja en el diseño de un prototipo experimental de motor eléctrico para propulsión aeronáutica.

El objetivo del proyecto, según explica el investigador de la división de Transporte y Energía en Ceit Marco Satrústegui, “es desarrollar un motor eléctrico experimental más pequeño y ligero que 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”.

En la actualidad ya existen algunas aeronaves eléctricas, pero se tratan de aparatos de pequeño tamaño que emplean la tecnología actual y requieren menos potencia. Los motores eléctricos utilizados hasta el momento en vehículos de transporte urbano, generación eólica, industria, etc., 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 y requiere soluciones que ofrezcan mayor rendimiento.

Como alternativa a este sistema, el consorcio liderado por Ceit empleará 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, el objetivo es conseguir unas revoluciones de giro de 3.000 rpm y una potencia de 2 Mw, es decir, 20 veces la que necesita un coche eléctrico.

Sin embargo, para operar de forma eficaz, esta tecnología necesita unas condiciones de refrigeración muy exigentes, de -200 °C, que son las que permiten a los materiales superconductores explotar todo su potencial y evitar pérdidas. Por eso, uno de los retos a los que se enfrenta este grupo de trabajo consiste en conseguir una mayor capacidad de refrigeración e implementarla en el nuevo motor, que tendrá unas dimensiones y un peso sensiblemente inferiores a las de los dispositivos de propulsión convencionales.

Además, este nuevo prototipo deberá afrontar un reto relacionado con el rendimiento del aislamiento eléctrico en altitud. Tal y como explica Marco Satrústegui, “a medida que aumenta la altitud cambian las propiedades del aire y empeoran las condiciones para asegurar los aislamientos de la parte estática del motor”. Este hecho obliga a buscar una solución que permita reforzar dichos aislamientos con elementos que ofrezcan mayores capacidades que los que se emplean en superficie.

Para conseguirlo, la división de Transporte y Energía del centro prevé realizar diversas pruebas de laboratorio que consisten, en primer lugar, en someter las tecnologías actuales de aislamiento a distintos ensayos en condiciones de altitud con cámaras climáticas para observar su respuesta. Con estos resultados, los investigadores confían en poder predecir su comportamiento en altura y obtener la información necesaria para diseñar un aislamiento adecuado para el nuevo motor.

El proyecto liderado por Ceit está integrado también por las empresas Antec Magnets, Suprasys y Alconza Berango, y se enmarca en el programa europeo Clean Sky 2, que trabaja para desarrollar nuevas tecnologías que aumenten el rendimiento medioambiental de los aviones comerciales y de pasajeros. Ceit acumula un expertise de más de 25 años en este sector, en el que ha participado en el diseño y fabricación de diferentes tipos de maquinaria eléctrica en el ámbito del transporte, la energía y la elevación, entre otros.

A pesar de que existen diversos estudios sobre la sustitución de turbinas de gas por motores eléctricos, la mayoría de ellos se encuentran en un plano estrictamente teórico y “académico”, explica Satrústegui, mientras que el proyecto Hivomot supone dar “un paso más y enfocarlo a la aplicación”.

El desarrollo del proyecto Hivomot ha suscitado un “notable interés” por parte de los principales agentes de la industria aeronáutica europea. Marco Satrústegui asegura que el consejo asesor del proyecto, creado a instancias de la Unión Europea, integra a representantes de Airbus; la filial de RollsRoyce ITP; Indra; Safran y Egile. “Todos quieren estar informados de los progresos que realizamos y ellos, por su parte, nos aportan su feedback y nos indican los requerimientos y las diferentes condiciones que debe cumplir el motor, su rendimiento, la viabilidad de los desarrollos, etc.”, asegura.

El proyecto Hivomot, que arrancó a principios de 2021 y se desarrollará hasta junio de 2023, está financiado con fondos de la Unión Europea en el marco del programa Horizonte 2020.