En la actualidad, las eVTOL (aeronaves eléctricas de despegue y aterrizaje vertical) protagonizan una de las mayores batallas empresariales y tecnológicas, a nivel global, que ha librado la aviación comercial en su corta historia. El objetivo de la revolución eVTOL consiste en la puesta en servicio de pequeñas aeronaves eléctricas, poco contaminantes, silenciosas, que no requieran grandes infraestructuras para operar (despegue y aterrizaje vertical) y de bajo coste, tanto de adquisición como operativo, para introducir el transporte aéreo en trayectos cortos. En un principio, está previsto que proporcionen servicios de aerotaxi.
Las dificultades para la implantación de los eVTOL no se limitan a cuestiones tecnológicas. Las autoridades aeronáuticas (FAA en Estados Unidos o EASA en Europa) se han visto obligadas a definir nuevos requisitos de aeronavegabilidad y operativos. Son estos últimos asuntos los que vienen retrasando el inicio de las operaciones comerciales de los eVTOL, que en la actualidad se prevé que no ocurrirá antes de 2027.
Desde hace más de diez años se han iniciado centenares de iniciativas en todo el mundo para desarrollar diferentes modelos de eVTOL en las que inversores privados han comprometido varias decenas de miles de millones de dólares. Ahora mismo, tres empresas (Joby, Archer y Beta Technologies) son las que mantienen posiciones de liderazgo en esta carrera y es previsible que sus aparatos empiecen a prestar servicios comerciales en un plazo inferior a dos años.
Los grandes fabricantes de aviones, Airbus y Boeing, han seguido el desarrollo de los eVTOL de cerca, pero no en primera línea. Boeing a través de su participación en Wisk y Airbus con el CityAirbus NextGen. Boeing apuesta por un sistema eVTOL completamente autónomo, lo que llevará más tiempo, y Airbus ha pausado recientemente las inversiones en su proyecto.
Da la impresión de que el repliegue de Airbus ha contaminado de pesimismo los eVTOL en el entorno europeo. Las consecuencias han sido nefastas para el futuro de la industria aeronáutica del viejo continente.
Una víctima importante ha sido la compañía alemana Lilium que cerró sus operaciones a finales del pasado año y no ha sido capaz de convencer a los accionistas de la viabilidad del proyecto. Diez años de trabajo y alrededor de 1500 millones de euros de inversión permitieron a Lilium generar un importante acervo de propiedad intelectual, refrendado con 300 patentes. Tras una disputa entre Joby y Archer, esta última adquirió las patentes de Lilium el pasado mes de octubre por 18 millones de euros. Con esta incorporación, el portfolio de Archer cuenta con unas 1000 patentes de ámbito mundial. Las de Lilium cubren áreas relacionadas con los sistemas de alta tensión, gestión de baterías, controles de vuelo, motores eléctricos y, sobre todo, geometría y diseño de propulsores carenados.
La configuración del eVTOL de Lilium difiere sustancialmente de la que han adoptado la mayoría de los que fueron sus competidores, entre ellos Archer y Joby. Lilium diseñó un eVTOL con 36 pequeños rotores carenados e integrados en las alas, mientras que los otros optaron por incorporar menos rotores (6-12) abiertos, más grandes. La configuración de la aeronave alemana resulta más eficiente que la de las norteamericanas en trayectos largos, a una velocidad relativamente alta y más carga de pago; sin embargo, es menos eficiente cuando la aeronave se mantiene en el aire en suspensión, sin velocidad. Para vuelos de aerotaxi (10-40 millas), mucha frecuencia, con 4 pasajeros y un piloto, probablemente el Midnight de Archer y el S4 de Joby resulten más competitivos que el Lilium, mientras que en trayectos más largos (60-150 millas) con 6 pasajeros y un piloto la aeronave alemana es más económica.
El objetivo comercial inmediato de la mayoría de los futuros proveedores de aeronaves eVTOL es ofrecer un producto capaz de apropiarse del mercado de transporte aéreo, que actualmente sirven helicópteros convencionales en distancias cortas. El paso siguiente incluiría una extensión en el segmento de la aviación regional, también en tramos de corto recorrido, con aparatos de mayor capacidad. La adquisición de la propiedad intelectual de Lilium, que acaba de hacer Archer, le permitirá explorar en un futuro próximo la viabilidad de construir aeronaves extraordinariamente novedosas para la aviación regional.
Es una buena noticia saber que el esfuerzo y el conocimiento no se pierden, a pesar de que las circunstancias se los hayan llevado al otro lado del Atlántico.
En un tiempo récord de once meses, la empresa CycloTech ha diseñado, construido y realizado un simple vuelo de pruebas del BlackBird, una aeronave de despegue vertical del tipo ciclocóptero o ciclogiro. Los ciclocópteros utilizan rotores de eje horizontal cuyas palas varían el ángulo de ataque y son capaces de generar empuje en cualquier dirección perpendicular al eje de giro. Con seis rotores, el BlackBird puede despegar y aterrizar verticalmente o desplazarse en sentido horizontal, hacia adelante y atrás o lateralmente. El vuelo del BlackBird, del pasado mes de marzo, se limitó a un ascenso vertical pilotado, seguido de un aterrizaje en el mismo lugar donde realizó el despegue. La empresa austríaca considera que es el primer paso para la fabricación en serie de un nuevo y revolucionario aerotaxi eVTOL. Este tipo de aeronaves no se han utilizado nunca para el transporte aéreo de personas o mercancías, aunque el principio básico de su funcionamiento se conoce desde hace más de cien años.
La idea del ciclocóptero es muy antigua. Gabriel Babillot, registró una patente en el Reino Unido de un dispositivo ciclogiro o ciclocóptero, como propulsor, para aplicaciones marinas o aeronáuticas, con varias alas o palas giratorias cuyo ángulo de ataque se corregía mediante una excéntrica. De este modo se podía conseguir que las palas suministraran una fuerza cuya dirección, en el plano perpendicular al eje de giro del rotor, era ajustable 360 grados.
El concepto de Babillot trataron de llevarlo a la práctica un ruso, E.P. Sverchkov en 1909, con un rotor que hacía girar el piloto en una especie de bicicleta y en el Reino Unido, un profesor de la Escuela de Tecnología Municipal de Manchester, Joseph Clarkson en 1910, con un artefacto que bautizó con el nombre de Clarkson Aerocar. Ninguno de estos aparatos funcionó.
Jonathan Edward Cladwell, nacido en Canadá pero residente en Estados Unidos, patentó un ciclocóptero en 1927 y poco después diseñó un ornitóptero muy curioso que agitaba las alas con válvulas que se abrían cuando ascendían para cerrarse durante el descenso. Cladwell desconocía por completo cómo funcionan las alas de las aves. Patentó otros inventos, creó compañías de las que vendió acciones, tuvo problemas con la justicia y sus diseños nunca llegaron a buen término.
En San Francisco, en 1930, otro inventor, E.A. Schroeder construyó un prototipo de ciclocóptero con un rotor en el morro con el que pretendía sustituir las hélices tradicionales. El aparato tampoco tuvo éxito. Pocos años después, en Alemania, Adolf Rohrbach diseñó un ciclogiro, pero no hay ninguna evidencia de que llegara a construirlo.
En Estados Unidos, el profesor Frederick K. Kirsten de la Universidad de Washington, en 1934, diseñó una aeronave en la que los ciclogiros sustituían las alas y los planos de cola. Este aparato, del que se construyó un modelo a escala, estaba concebido para despegar verticalmente y luego iniciar el vuelo horizontal. El ilustre profesor se asoció con Boeing para crear una compañía en la que invirtieron 175000 dólares. El proyectó fracasó.
A lo largo del siglo XX los ciclocópteros para aplicaciones aeronáuticas no tuvieron éxito: los rotores eran muy pesados e inestables, difíciles de manejar sin un sistema de control automático y las prestaciones de estos aparatos parecían muy poco alentadoras. Sin embargo, sí se utilizaron como propulsores marinos, sobre todo en remolcadores.
A partir del año 2000, se empezaron a construir ciclocópteros de muy pequeño tamaño y peso reducido. La universidad de Maryland ha colaborado en varios programas del Army Research Laboratory (ARL), de Estados Unidos, para desarrollar pequeños ciclocópteros. En 2011 consiguieron el primer vuelo estable de un ciclocóptero y en 2015 montaron el más diminuto, hasta esa fecha, cuyo tamaño cabía en la palma de la mano. Estos modelos, cuyos rotores pueden alcanzar un peso de 2,5 gramos, funcionan en un régimen aerodinámico de flujo no estacionario muy peculiar. En estas condiciones resultan más silenciosos y manejables que UAV con hélices y alas convencionales, sobre todo con fuerte viento o ráfagas. De este renovado interés por los ciclocópteros pequeños, han surgido aplicaciones militares que actualmente emplea el Ejército estadounidense.
También con el siglo XXI renacieron ciclocópteros de mayor tamaño. Si estos aparatos superan a los UAV con hélices en cuanto a estabilidad y capacidad de maniobra cuando su peso de despegue es muy pequeño, conforme aumenta, su configuración plantea otros problemas. La empresa austriaca IA21 trabajó en el desarrollo del ciclocóptero D-Dalus, diseñado para transportar tres pasajeros con un piloto. IA21 dejó de operar y ahora es la compañía CycloTech la que ha tomado el relevo con su BlackBird.
Lo verdaderamente sorprendente de CycloTech ha sido la velocidad con que ha conseguido desarrollar y probar el prototipo. En seis meses disponía de la estructura, el sistema eléctrico lo diseñó y construyó en cuatro meses y medio, los rotores, el sistema de control de vuelo y la aviónica en seis y en diez integró todos los sistemas y componentes del BlackBird. El prototipo, de 340 kilogramos de peso de despegue se levantó del suelo, con un piloto, para efectuar una prueba cumpliendo con los requisitos de EASA. El BlackBird, con seis ciclorotores puede desplazarse en cualquier dirección, lo que le confiere una movilidad única, superior a la de cualquier otro tipo de aeronave. CycloTech tiene previsto llevar a cabo, después del primer ensayo, una serie de pruebas para definir la envolvente real de vuelo de este novedoso aparato. Son muchas las dificultades a las que se enfrenta con este proyecto, pero si logra mantener la velocidad con que ha ejecutado la primera fase, el futuro de los ciclocópteros podría deparar una gran sorpresa a la industria de aeronaves eVTOL.
En apenas unas semanas, a finales de febrero y principios de marzo de este año, dos empresas alemanas, Volocopter y Lilium se han visto en la obligación de registrar una declaración de insolvencia por falta de recursos económicos para continuar con sus proyectos de aeronaves eléctricas de despegue vertical (eVTOL). Todo esto ocurre un mes después de que Airbus decidiera pausar el desarrollo del CityAirbus NextGen, otra aeronave europea de despegue vertical eléctrica, debido a que, según el responsable de la empresa Airbus Helicopters, Bruno Even, la tecnología de las baterías no está suficientemente madura. Con toda seguridad continuará así durante bastantes años.
Mientras que Volocopter y Lilium siguen buscando alternativas de financiación en el mercado, la compañía británica Vertical Aerospace logró asegurar una inyección de 50 millones de dólares de Mudrick Capital, con lo que cuenta con fondos para proseguir sus desarrollos eVTOL hasta finales de 2025.
Frente a la oscuridad del panorama actual de la industria europea eVTOL, destaca la situación financiera de las empresas estadounidenses que lideran la implantación de estas iniciativas como Archer o Joby y el empuje de los proyectos asiáticos, sobre todo en China, entre los que se encuentra el de la pionera del sector: EHang.
EHang fue la primera empresa, a nivel global, que logró un certificado de tipo de una autoridad aeronáutica relevante, como la China, para un eVTOL. Su aeronave, EH216-S, es un aparato pequeño, con un peso máximo de despegue de 670 kilogramos, que puede transportar dos pasajeros, de forma autónoma, sin piloto, a una distancia máxima de unos 30 kilómetros. La compañía de aviación, con sede en Guangzhou, inició la comercialización del EH216-S en diciembre de 2023. Desde entonces ha llevado a cabo vuelos de demostración en China, Emiratos, Arabia Saudita, Costa Rica y otros países latinoamericanos. EHang trata de convalidar la certificación de tipo que le ha otorgado la autoridad aeronáutica de su país en otros estados, pero dadas las características del vuelo autónomo de la aeronave, sin piloto, no es una tarea sencilla. En China, la empresa ha firmado acuerdos de colaboración con otras sociedades, como China Southern Airlines, donde operará el EH216-S, de forma autónoma, en zonas turísticas para transportar pasajeros o bien ofrecer vuelos en rutas desde las que algunos privilegiados podrán disfrutar de paisajes únicos muy atractivos. El coste del EH216-S es de unos 338000 dólares. Las principales empresas que, actualmente, lideran el desarrollo eVTOL a nivel global, han optado por dotar sus aeronaves con, al menos, un piloto y ofrecer una cabina capaz de alojar cuatro o más pasajeros con alcances, del orden de los 200 kilómetros. Archer y Joby esperan obtener la certificación de tipo de sus aeronaves e iniciar vuelos comerciales, a lo largo de este año o, a más tardar, durante los primeros meses del próximo.
Archer empezará a producir dos unidades al mes de su eVTOL, Midnight, este año en sus instalaciones de Covington (Georgia) dimensionadas para fabricar hasta 650 aparatos al año en 2030. La empresa ha financiado sus desarrollos con unos dos mil millones de dólares de sus accionistas, a los que hay que añadir otros cuatrocientos comprometidos por Stellantis. Cuenta con una cartera de pedidos de unos seis mil millones de dólares. El precio de venta del Midnight ronda los cinco millones de dólares. Actualmente está desarrollando una versión híbrida militar de esta aeronave.
Si Archer dispone del apoyo del fabricante de automóviles Stellantis, Toyota ha invertido alrededor de 894 millones de dólares en Joby Aviation. Esta empresa es una de las pioneras del sector eVTOL y tiene asignados ahora mismo cinco prototipos al proceso de certificación con la FAA. La compañía estima iniciar las operaciones comerciales a finales de 2025 o a principio del próximo año. Con unos 900 millones de dólares en efectivo y aportaciones de otros 500 millones de Toyota, Joby Aviation dispone de liquidez para culminar el proceso de desarrollo de su eVTOL. Este fabricante ha firmado acuerdos con Delta para iniciar servicios de aerotaxi en Nueva York y en Dubai está finalizando la infraestructura necesaria para iniciar las operaciones.
No parece que la industria europea eVTOL vaya a ocupar ninguna posición de liderazgo en el pequeño grupo de emprendedores que acaban de iniciar la andadura comercial de la nueva modalidad de transporte aéreo. Quizá, lo más sorpresivo de esta noticia sea el descuelgue de la sociedad alemana Lilium, la única que contaba con grandes posibilidades de competir con las norteamericanas del sector. Y lo que más llama la atención es que el Gobierno alemán ha contribuido con generosidad al descalabro del fabricante de Munich, al negarle el pasado año avales para créditos por un importe de cien millones de euros, que le hubieran permitido asegurarse otro centenar de millones de inversores privados. Con esos doscientos millones de euros, Lilium habría podido llevar a cabo los primeros vuelos de pruebas, pilotados, para la certificación de su aeronave eVTOL y las perspectivas de la empresa habrían cambiado por completo.
La historia de Lilium comienza en el año 2015, cuando cuatro ingenieros de la Universidad Técnica de Munich (Sebastian Born, Matthias Meines, Patrick Nathen y Daniel Weigand), diseñaron un modelo de eVTOL muy singular. Con estabilizadores en la parte delantera, alas retrasadas (configuración tipo canard) y múltiples pequeños motores con hélices carenadas, situados en planos abatibles en el borde de salida de estabilizadores y alas, resulta una aeronave un tanto extraña. Estos planos abatibles permiten cambiar la orientación del empuje de los motores y que el aparato despegue o aterrice, verticalmente, o se traslade horizontalmente como una aeronave convencional. Los jóvenes emprendedores construyeron un modelo a escala y a finales del año siguiente, en 2016, lograron que una entidad financiera, Atomico, se interesase por el proyecto e invirtiera 10,8 millones de euros para construir otros modelos y efectuar vuelos de pruebas. A principios de 2020 la empresa logró captar el interés de nuevos inversores, Tencent, LGT y Ballie Giford; Atomico incrementó también su participación en la sociedad. En junio de ese año Lilium había incorporado a su cartera 375 millones de euros y la plantilla contaba con unos 450 empleados. Uno de los fundadores, Daniel Wiegand, dirigía el negocio y Lilium se había marcado el objetivo de poner en servicio sus aviones eVTOL en 2025. Sería una aeronave con 36 motores, capaz de transportar a 5 pasajeros unos 300 kilómetros a una velocidad de 296 kilómetros/hora. Ese año, Lilium firmó acuerdos para desarrollar vertipuertos (plataformas para el despegue y aterrizaje de aeronaves tipo eVTOL) con las autoridades aeroportuarias de Colonia, Bon y Dusseldorf en Alemania, con la empresa española Ferrovial para Florida en Estados Unidos y al año siguiente cerró otros acuerdos para implantar estas plataformas en las ciudades de Nuremberg y Munich.
En 2022 la empresa alemana recibió pedidos importantes de su Lilium Jet: 150 aeronaves del operador de viajes privados de lujo NetJets, 50 unidades de Bristow Group, uno de los más importantes operadores de helicópteros del mundo, 40 aviones de AAP Aviation Group, 100 aparatos de la aerolínea de bandera de Arabia Saudita, Saudi, 12 aeronaves de la aerolínea austríaca GlobAir y 20 de Volare, operador del Reino Unido. Todos estos pedidos estaban sujetos a múltiples condiciones. En 2022, Lilium estimaba que el coste de sus eVTOL rondaría los 2,5 millones de dólares cada unidad, pero al cabo de un año el precio se multiplicaría por dos, o por cuatro, para la versión prime que llevaría una cabina de lujo con cuatro asientos. Durante los dos años siguientes (2023 y 2024) las órdenes continuarían llegando hasta alcanzar la cifra actual de unos 780 aviones.
El año 2022 fue muy importante para Lilium. No solo recibió un número importante de pedidos, sino que consiguió levantar más capital. La complejidad de la gestión se incrementó y Daniel Wiegand cedió la dirección de la sociedad a Klaus Roewe, un experto y veterano ejecutivo de Airbus. Con ochocientos empleados, una importante cartera de pedidos, acuerdos a nivel global para el desarrollo de vertipuertos, la urgencia de cerrar con la autoridad aeronáutica europea EASA los requisitos para la certificación de la aeronave, las acciones de la compañía cotizando en el Nasdaq y la necesidad de subcontratar con una amplia red de suministradores el diseño y fabricación de las partes del avión, al mismo tiempo que la empresa requería nuevas inyecciones de capital, los accionistas buscaron un ejecutivo del sector aeronáutico, con experiencia probada, capaz de inspirar confianza a los distintos intervinientes. El cofundador, Wiegand, continuó en la empresa al frente de innovación y nuevos productos y como miembro del consejo de dirección. También en 2022, Lilium realizó pruebas de vuelo en el centro experimental ATLAS (Villacarrillo, España), con un prototipo autónomo, en las que realizó satisfactoriamente la transición del vuelo vertical al horizontal.
En 2023 Lilium consigue unos 350 millones de dólares de sus accionistas, aunque parte de las aportaciones están condicionadas a que la compañía cumpla con algunos hitos en su plan de desarrollo. Lilium cierra los acuerdos de diseño y fabricación de sus motores eléctricos con Denso-Honeywell y encarga los fuselajes para los aviones de prueba con EASA a la empresa española Aciturri, que también es accionista de la alemana. Para el diseño y fabricación de los sistemas de sujeción de los motores eléctricos, también había firmado acuerdos con otra empresa española, Airnnova.
A principios de 2024 las perspectivas de Lilium parecen buenas. Ha gastado en 2023 unos 200 millones de euros, excluyendo cargos no operativos y financieros, y le quedan alrededor de 198 millones de euros en la caja. Espera gastar en este ejercicio 340-360 millones, para lo que cuenta con incorporar nuevas aportaciones de capital, subvenciones, créditos y cobrar anticipos de los clientes, que le permitirán llegar a final de 2024 con suficiente liquidez para el siguiente año. El primer avión ya se está montando en la factoría de Wessling, al oeste de Munich, y en 2024 pretende finalizar dos aviones más. Las pruebas pilotadas, para la certificación, llevarán entre ochocientas y mil horas y está previsto que se inicien en verano.
En junio de 2024 la compañía reconoce que las pruebas de vuelo del primer avión se retrasarán. Los accionistas aportan 114 millones de dólares, se especula con la posibilidad de que Lilium obtenga ayudas del gobierno francés y sobre la instalación de una fábrica en aquel país y también se baraja la idea de que reciba un crédito del gobierno alemán. En julio de 2024, la aerolínea de bandera Saudia, compromete la adquisición de 50 Lilium Jets y reserva otros 50. Poco después, Lilium anuncia que los motores del primer avión se han instalado y probado satisfactoriamente. Es la última buena noticia del fabricante.
A partir de octubre de 2024 se desencadena una avalancha de acontecimientos que ha llevado a Lilium al borde de la desaparición. El gobierno federal alemán le negó un aval de 50 millones de euros para garantizar un crédito del gobierno regional bávaro, lo que a su vez impidió que se materializara otra aportación de capital, con lo que Lilium perdió de golpe la oportunidad de ingresar unos 200 millones de euros. A finales de octubre, las dos filiales alemanas, Lilium GmbH y Lilium e Aircraft GmbH, se vieron obligadas a registrar su situación de insolvencia para que se le autorizase la aplicación de los procedimientos correspondientes. En noviembre, KPMG recibió el encargo de iniciar el proceso de liquidación de activos. Las empresas dejaron de cotizar en el Nasdaq y también se procedió al cierre de las subsidiarias en Suiza, Reino Unido y Estados Unidos. A principios de diciembre se liquidaron los contratos de unos 200 empleados en Alemania y poco antes de Navidades el de otros 800 trabajadores, la práctica totalidad de la plantilla de la empresa. El 24 de diciembre se produjo lo que algunos denominaron milagro navideño. Un grupo financiero de Munich, Mobile Uplift Corporation, firmó un acuerdo para adquirir los activos de Lilium. Phillip Schoeller, de la corporación GenCap, se hallaba detrás de esta operación. La nueva empresa comenzaría a operar a principios de enero, con unos fondos iniciales de 200 millones de euros, suficientes para efectuar la certificación del avión, lo que permitiría atraer capital, aunque únicamente se contrataría a los 800 trabajadores que se habían despedido a finales de diciembre. A principios de enero se reanudaron las actividades de Lilium en las subsidiarias de la nueva compañía que cambió el nombre de Mobile Uplift Corporation a Lilium Aerospace, pero se acordó que la transferencia de la propiedad de la empresa se realizaría cuando llegaran los nuevos fondos, hacia el 20 de enero. Los fondos no llegaron y tampoco se pagó a los trabajadores a finales de mes, con lo que la empresa Lilium Aerospace se vio obligada a registrar su insolvencia el 21 de febrero.
Es muy pronto para saber exactamente qué es lo que ocurrió a lo largo de estos últimos cinco meses con Lilium y cuáles fueron los factores determinantes de este descalabro, hasta cierto punto imprevisto. Estos días, las conversaciones para reflotar el proyecto continúan en Alemania con algunos grupos financieros y no puede descartarse la posibilidad de que lleguen a buen puerto. El concepto eVTOL de Lilium lo concibieron cuatro ingenieros de la Universidad Técnica de Munich. Han pasado diez y se necesitaron unos mil cuatrocientos millones de euros para llegar ni siquiera a un punto en el que aún no sabemos si aquel concepto puede llegar a convertirse en un avión real que tenga alguna utilidad. Harían falta unos doscientos millones adicionales para hacer pruebas de vuelo y quizá un poco más de otro tanto para poner en servicio los primeros aparatos: digamos que la realización de la feliz idea costaría alrededor de dos mil millones de euros. Es una cifra razonable porque es lo que parece que se gastará en los dos proyectos estadounidenses a los que antes me referí (Archer y Joby).
Se han elaborado algunos informes muy negativos sobre la viabilidad técnica del eVTOL de Lilium, sobre todo en lo relacionado con las baterías. Weigand asegura que las que equipa la aeronave tienen una densidad energética de 350 vatios por kilogramo de peso, son de litio y ánodos de óxido de silicio en vez de grafito, lo que les confiere una mayor velocidad de carga y descarga: suministran 5 kilovatios por kilogramo con un 50% de estado de carga. Los motores eléctricos de Denso-Honeywell pesan 4 kilogramos y entregan 100 kilovatios de potencia. Los componentes han superado un riguroso programa de pruebas en el laboratorio y, desde hace varios meses, los ensayos se han hecho con estas partes montadas en el avión. No veo ningún motivo sólido para suponer que las previsiones del fabricante con respecto a las prestaciones del eVTOL no se vayan a cumplir.
El inconveniente principal de la multiplicidad de rotores es que, según ya ha constatado Lilium, para el vuelo vertical hace falta el doble de potencia que con rotores más grandes. Pero, en una ruta normal, el vuelo vertical apenas dura en comparación con el vuelo horizontal y en estas condiciones la configuración de Lilium es más eficiente, además de permitir una velocidad de transporte mayor.
Espero que con Lilium ocurra un nuevo milagro ya que se frustró el de Navidad, ojalá venga otro con la Pascua. Opino que la gran ventaja de este diseño es su escalabilidad, algo que no ocurre con el de la mayoría de los actuales eVTOL. Daniel Weigand ya ha planteado el desarrollo de otro modelo con 16 plazas y creo que no tardaría en proponer una configuración con 40 o 50 plazas. Pasar de la actual configuración a otra con mayor capacidad puede hacerse aprovechando casi todo el trabajo que se empleó en el desarrollo de la anterior.
De los aerotaxis a la aviación regional de corto alcance sin costosas infraestructuras aeroportuarias hay un camino que a Lilium no le supondría un gran esfuerzo recorrer, si es capaz de salir de este agujero.
Son malas noticias para el futuro del negocio eVTOL en Europa.
Una de las más brillantes y novedosas iniciativas globales que ha conocido el mundo aeronáutico en toda su corta historia la constituyen los actuales desarrollos de las pequeñas aeronaves eVTOL. La Advanced Air Mobility (AAM) que se iniciará con los aerotaxis en zonas urbanas, en un par de años, se extenderá muy pronto para cubrir segmentos del transporte que hoy sirven autobuses por carretera y no tardarán en aparecer las primeras aeronaves de uso personal. Serán aviones, muy automatizados, con requerimientos de pilotaje a bordo incluso más simples que los que se exige a un conductor de automóvil.
El hecho de que los grandes fabricantes de Aviones, Boeing y Airbus, y empresas automovilísticas como Hyundai, Toyota y el gigantesco grupo Stellantis —formado por Fiat-Chrysler y Peugeot, con más de 270 000 empleados en todo el mundo— o la compañía japonesa de equipamiento de automoción Denso, se hayan involucrado directamente en el desarrollo y producción en serie de aeronaves eVTOL, directamente, o a través de participaciones en las sociedades punteras del sector, es un indicador claro de la relevancia que estos aparatos van a tener en un futuro próximo.
Una de las cuestiones que me llama la atención en todo este asunto, es cómo el proceso se inició hará unos diez años, gracias a la visión de un reducido grupo de emprendedores que crearon start ups tecnológicas para desarrollar pequeñas aeronaves eléctricas de aterrizaje y despegue vertical y el hecho de que la incorporación de los grandes grupos industriales se haya producido, en casi todos los casos, durante los últimos dos años. Hubo, sin embargo, un apoyo incondicional al desarrollo de los aerotaxis desde el primer momento, por parte de Uber.
Este año, Boeing se ha convertido en el único propietario de la empresa californiana de aviones eVTOL Wisk, pero esta sociedad surgió de otra, Kittyhawk, la cual a su vez tuvo su origen en la empresa Zee.Aero que creó en 2010 un profesor de Standford, Sebastian Thurn, con el apoyo financiero de uno de los cofundadores de Google: Larry Page.
También, este año, el grupo automovilístico Stellantisha tomado una importante participación en Archer, otra empresa californiana de aviones eVTOL cuyos prototipos de fabricación están en un muy avanzado grado de desarrollo. Archer la fundaron en 2018 dos emprendedores, Brett Adcock y Adam Goldstein. En la actualidad Archer cuenta con una aeronave, Midnight, que compite con Joby Aero por ser la primera eVTOL en obtener la certificación de la FAA para el uso como aerotaxi pilotado.
JoeBen Bevirt fundó Joby en 2009 y en su rancho californiano de las montañas de Santa Cruz empezó a probar los componentes básicos de una aeronave eléctrica de despegue y aterrizaje vertical (eVTOL). En 2018 ya disponía de modelos a escala natural autónomos y en 2020 anunció la participación de Toyota en su capital con una aportación de 590 millones de dólares.
Wisk, Archer y Joby Aviation son empresas líderes en el incipiente sector de las eVTOL, nacidas en California, aunque también hay otras importantes fuera de Estados Unidos como la alemana Lilium —fundada en 2015 por Daniel Wiegand, Sebastian Born, Patrick Nathen y Matthias Meiner, todos ellos de la Universidad Técnica de Munich y en la que hoy participa Denso, fabricante japonés de la industria de automoción.
Me pregunto que, si no hubiera sido por este grupo de emprendedores ¿las grandes corporaciones habrían invertido en el desarrollo de estos aparatos? Y la respuesta parece obvia: no lo hubieran hecho porque la aversión al riesgo es parte de su cultura. Es el riesgo de quedarse fuera del mercado lo que las impulsa a invertir cuando alguna de ellas lo hace y hasta el mejor argumento que motiva a la pionera es evitar el riesgo de que otra grande lo haga antes. Lo que parece también evidente es que cuando las principales corporaciones industriales asumen que el futuro adoptará una determinada forma, el futuro suele aceptar su veredicto.
En su informe de mercado anual, Boeing anticipa que la aviación comercial necesitará 649000 pilotos nuevos para cubrir sus necesidades durante los próximos veinte años, en los que la industria aeronáutica mundial producirá 42595 aviones para las aerolíneas. Es una cifra muy elevada de profesionales y las actuales infraestructuras de formación tendrán serías dificultades para capacitarlos, por lo que la escasez de aviadores será uno de los factores que limitará el crecimiento de la industria en el futuro inmediato. Esto es algo que ya está ocurriendo.
Casi todos los expertos coinciden en que la plena recuperación del transporte aéreo, después del COVID 19, a nivel global, se hará notar con fuerza a partir de este año, salvo inesperadas sorpresas tan frecuentes en este negocio. La falta de pilotos penalizará sobre todo a la aviación regional y al transporte de carga y las aerolíneas tratarán de favorecer el uso de aeronaves de mayor capacidad, una cuestión que Boeing ha tenido muy en cuenta a la hora de estimar el reparto de aviones entre los de fuselaje ancho y estrecho.
Al margen de la aviación comercial, durante los próximos veinte años el mundo aeronáutico espera que se producirá la eclosión de una nueva modalidad de transporte aéreo: la movilidad aérea urbana (UAM) o simplemente la movilidad aérea avanzada (AAM). Se trata de aviones eléctricos de despegue y aterrizaje vertical (eVTOL), poco alcance y con capacidad para transportar alrededor de cuatro personas. Ahora mismo, hay centenares de empresas en el mundo trabajando en desarrollos de este tipo de aviones de los que se espera que las autoridades aeronáuticas empiecen a certificar algunos prototipos en cuestión de meses. Casi todos los especialistas ven en los eVTOL un medio de transporte especialmente útil en las grandes ciudades, donde los automóviles saturan las vías terrestres y estas infraestructuras están próximas a alcanzar su máximo desarrollo.
La certificación de los eVTOL, aeronaves tan novedosas en muchos aspectos, es una tarea compleja y tanto las autoridades como los desarrolladores comprenden que un fallo de seguridad tendría unas consecuencias desastrosas para el futuro de la nueva industria. Hasta ahora, los aviones comerciales de cualquier tipo navegan bajo la responsabilidad y supervisión de un piloto, auxiliado por un sistema de control de tráfico aéreo en tierra, con independencia de la tecnología más avanzada con que se equipe la aeronave y el sistema de control. Con estos antecedentes, no es difícil comprender que el camino que facilita la certificación de los primeros eVTOL pasa por introducir un piloto profesional a bordo. Y eso es lo que están haciendo la mayoría de los desarrolladores. Pero, si tenemos en cuenta la escasez de aviadores que se avecina y el coste que para el servicio de transporte aéreo de una aeronave con muy pocos pasajeros supone el piloto, cabe cuestionarse si la movilidad aérea urbana (UAM) tiene realmente futuro.
La solución al problema de escasez de pilotos para la UAM consiste en certificar aviones tipo eVTOL que no requieran llevar a bordo un piloto, sino que un profesional pueda supervisar varios vuelos de estas aeronaves desde tierra. Eso lo saben todos los desarrolladores de aparatos eVTOL, pero muy pocos se atreven a plantear la cuestión en esos términos: el proceso de certificación se alargaría mucho, lo que incrementa el coste del desarrollo quizá hasta un punto en el que la posibilidad de conseguir financiación para el proyecto se desvanezca.
La empresa californiana Wisk Aero ha optado por la estrategia de hacer que su eVTOL, capaz de transportar a cuatro pasajeros a 222 kilómetros por hora una distancia de 160 kilómetros, funcione con un supervisor en tierra con capacidad para realizar un número bastante limitado de actuaciones sobre el avión. La aeronave despega verticalmente como un helicóptero, las hélices cambian el plano de giro y navega con la ayuda de un ala como un aeroplano y vuelve a transformarse en helicóptero para aterrizar. El avión inicia el vuelo con un plan muy detallado del trayecto que va a realizar y está diseñado para proteger a sus ocupantes frente a cualquier eventualidad, entre las que se incluyen posibles ciberataques. El prototipo ya ha efectuado miles de despegues, transiciones al vuelo horizontal y aterrizajes, de forma automática. Sus desarrolladores estiman que este aparato empezará a prestar servicios comerciales durante los juegos olímpicos de verano en Los Angeles, en el año 2028. Hasta entonces es muy probable que otros eVTOL ya operen, aunque la mayoría, con pilotos a bordo. Wisk Aero cuenta con un sólido respaldo financiero ya que Boeing adquirió la totalidad de sus acciones el año pasado.
Quizá los 649000 pilotos nuevos que apunta Boeing como imprescindibles para atender las necesidades de la aviación comercial durante los próximos veinte años sean pocos, si tenemos en cuenta los verdaderos requerimientos de la aviación regional, el transporte de carga y el advenimiento de la UAM o AAM. Pero quizá, el modo de gestionar el vuelo de las aeronaves comerciales evolucione y los eVTOL aporten nuevas soluciones relacionadas con el pilotaje y el control del tráfico aéreo, de las que la aviación convencional sepa beneficiarse.
La gestión de la movilidad aérea urbana, con decenas o centenares de pequeñas aeronaves transitando en un espacio reducido, exige un cambio de paradigma tanto en la forma de pilotar esos aparatos como en el sistema que gestiona su tráfico. Desde los orígenes de la aviación, la navegación aérea se realiza mediante la delegación de responsabilidades en el binomio piloto-controlador, que se han visto auxiliados con apoyos tecnológicos crecientes para facilitar su labor, pero con limitaciones propias inherentes a su condición humana. El resultado es la historia de un éxito que ha alcanzado cotas de seguridad difícilmente superables. Pero este modelo no es transportable a la densidad y características del tráfico aéreo previsible en un entorno UAM para el que las autoridades aeronáuticas ya aceptan la existencia de otra clase de espacio aéreo, con nuevos servicios de control y pilotaje.
Hace ya más de veinte años que Boeing irrumpió en el mundo de la gestión del tráfico aéreo con la intención de revolucionar los sistemas de control, a los que se les responsabilizaba de generar retrasos y entorpecer el crecimiento de la aviación comercial. El proyecto fracasó, en gran medida por la actitud conservadora de los responsables de la propia Boeing de los sistemas de apoyo a la navegación aérea de a bordo, la crisis del transporte aéreo que desencadenaron los ataques terroristas en Estados Unidos, el inmovilismo de las autoridades y agencias gubernamentales, últimos responsables del control del tráfico aéreo en todo el mundo y la ausencia de un planteamiento estratégico coherente para llevar a cabo la iniciativa por parte de Boeing. Hoy, la movilidad aérea urbana abre las puertas para que muchas ideas antiguas, que jamás pudieron introducirse en el mundo de la aviación tradicional, resuelvan los problemas que plantea el tráfico de estas pequeñas aeronaves. Después, los mismos conceptos se incorporarán a la aviación comercial convencional y aunque el mundo disponga tan sólo de 649000 nuevos pilotos, estoy seguro de que serán suficientes para manejar bastantes más de las 42595 nuevas aeronaves previstas por Boeing.
Como en este blog me ocupo de las cosas del vuelo y el coronavirus ha dejado a casi todos los aviones en tierra, así como una profunda crisis en el sector aeronáutico, no me he sentido con muchas ganas de escribir durante los últimos meses.
Sin embargo, desde hace unas semanas he tenido varias tentaciones de hacerlo y a la última no me he podido resistir. Exactamente por cinco motivos.
El 12 de abril se cumplían sesenta años de la primera incursión espacial de un astronauta: Yuri Gagarin. Como en este blog relato lo que ocurrió ese día, con un estilo novelado, pero tratando de ajustarme en todo a los hechos (El primer astronauta), decidí que poco podría añadir sobre este asunto y dejé pasar la ocasión.
Una semana después de la efeméride del famoso astronauta ruso, un helicóptero de la NASA, el Ingenuity, voló en la atmósfera marciana. Eso fue algo sensacional que me impresionó y creo que es una noticia aeronáutica extraordinaria. Pensé que el suceso se merecía una reseña en este blog, pero el impulso escritor remitió pronto.
El tercer impulso me sobrevino el 9 de mayo cuando, por fin, un cohete que los chinos habían bautizado con el nombre de Larga Marcha 5B y que utilizaron para montar parte de su estación espacial cayó al océano Índico tras unos días de vuelo incontrolado. Ya teníamos suficiente con el coronavirus como para que la agencia espacial china nos regalara la desazón de temer que su chatarra espacial nos descalabrase. La NASA les dio una buena regañina y a mí se pasaron las ganas de comentar el suceso.
La cuarta tentación de retomar la pluma me llegó con el último pronóstico de la recuperación del tráfico aéreo que ha hecho Eurocontrol hace tan solo un par de días. La agencia europea estima que, en el mejor de los casos el tráfico aéreo europeo, en número de vuelos, recuperará el volumen que tuvo en 2019, en el año 2024. Eso implicará una crisis del sector aeronáutico sin precedentes en la historia de la aviación, cuyas consecuencias son muy difíciles de anticipar. Unas noticias pésimas ya que anuncian que la crisis será más larga y más profunda de lo que anticipaban las previsiones realizadas hasta la fecha. Regresar al blog para hurgar en este fondo inagotable de malos presagios me pareció poco saludable y contuve este cuarto impulso de retomar el blog.
El quinto motivo, el que me ha traído hasta esta línea, es el estudio sobre la España de 2050 que con tanto fervor predica nuestro presidente del Gobierno. De este nuevo sermón, lo que más me indigna, es que anticipa que se prohibirán las conexiones aéreas domésticas entre poblaciones que cuenten con un enlace por ferrocarril. Prohibiciones anunciadas con treinta años de antelación. Y este asunto sí me ha impulsado a escribir para ver si con un poco de suerte ayudo a que se levante esta incipiente restricción.
¿Y si en 2050 estos aviones fueran eléctricos?
Creo que es importante que nuestros gobernantes y políticos entiendan que el futuro de los aviones eléctricos está en los trayectos cortos. Se me hace difícil creer que dentro de treinta años tengamos aviones eléctricos con un alcance máximo de tres mil kilómetros, pero con casi toda seguridad sí los habrá con capacidad para prestar servicios de transporte aéreo comercial en trayectos de unos 800 kilómetros. Con la tecnología actual un avión eléctrico puede operar rutas de hasta unos 300 kilómetros. La nueva generación de aerotaxis de despegue vertical, eléctricos, que entrará en servicio en cuestión de un par de años, dispondrá de un alcance ligeramente inferior. Y es que los aviones eléctricos abren un mundo de oportunidades al transporte aéreo precisamente en las distancias cortas.
El combustible fósil se quema y las aeronaves que lo utilizan, que hoy son todas, pierden peso a lo largo del vuelo, lo que les permite volar tan lejos como deseen. Hace ya más de un siglo, el francés Breguet demostró que el alcance máximo de estos aviones depende del porcentaje del peso del combustible sobre el peso total de la aeronave, en el momento de despegue. En la medida que este porcentaje aumente, se puede incrementar el alcance de la aeronave tanto como se desee. Teóricamente, si el avión solo transporta combustible y su estructura no pesa nada, su alcance es infinito. En la práctica, basta con fijar el porcentaje del peso del combustible, sobre su peso total, para que la aeronave pueda alcanzar la distancia que su diseñador estime oportuna. Las aeronaves que poseen un gran alcance tienen un alto consumo de combustible por kilómetro recorrido y kilogramo de carga de pago transportado, lo que implica que su eficiencia energética sea baja: gastan mucho combustible transportando combustible. Un vuelo de 12000 kilómetros es bastante más ineficiente que dos de 6000 kilómetros. El avión tiene que gastar combustible acarreando durante los primeros 6000 kilómetros el combustible que gastará durante el segundo tramo de 6000 kilómetros, cosa que no ocurre si hace una escala. Con una parada la aeronave tendrá que ascender a la altura de vuelo de crucero dos veces, pero en rutas muy largas, desde el punto de vista del ahorro energético los dos tramos resultan ventajosos.
Los aviones eléctricos consumen la energía de sus baterías y no pierden peso, de forma que su alcance máximo estará siempre limitado a unos valores que dependerán de la densidad energética de las baterías y el peso de los materiales con que se construyan. En la medida en que mejoren estos parámetros se podrá conseguir un alcance mayor, aunque para un estado de la tecnología el alcance máximo estará limitado. Esto implica que los aviones eléctricos estén condenados, al menos durante los próximos decenios, a operar en rutas que hoy consideramos que son de corto alcance.
La aviación cuenta con un nuevo futuro: aviones eléctricos, energéticamente eficientes, capaces de transportar con rapidez a personas y mercancías en rutas de unos cuantos centenares de kilómetros, como máximo. Sería deseable que los políticos no dibujaran un escenario de mediados de siglo para nuestra nación, en el que no se tuviera en cuenta lo que va a ocurrir en los países más desarrollados, al menos en los asuntos que conciernen al transporte aéreo.
La Vertical Flight Society tiene registrados más de 300 proyectos en un directorio que abrió en el año 2016 para consignar los nuevos programas de aeronaves de despegue vertical eléctricas (eVtol). La mayor parte de estas iniciativas se ha orientado para cubrir las necesidades de flota de las futuras empresas que presten servicio de taxi aéreo en núcleos urbanos, cuyo inicio de operaciones en algunas ciudades se estima que ocurrirá en 2023; sin embargo, hay otras que pretenden introducir aviones para el transporte de carga o aeronaves para prestar servicios de atención médica o extinción de incendios. Todos estos aparatos, son eléctricos, algunos híbridos, y tiene capacidad de despegar y aterrizar verticalmente. Se estima que la inversión global de estas actividades, en la actualidad, es del orden mil millones de dólares anuales: una cifra considerable. Los emprendedores no constituyen un grupo homogéneo de personajes estrafalarios, entre ellos se cuentan los grandes fabricantes de aviones y multinacionales de la automoción.
Hasta ahora, los aviones se han reservado para transportar pasajeros y mercancías en rutas de larga distancia o que atraviesan áreas cuya comunicación por mar o tierra resulta difícil. La ventaja de su rapidez se ha visto perjudicada por varios factores: la necesidad de una infraestructura costosa y rígida para los aterrizajes y despegues, la complejidad asociada a su pilotaje, el control del tráfico aéreo, el ruido y los vertidos de gases contaminantes a la atmósfera. Estos inconvenientes han confinado el uso masivo de la aviación a desplazamientos largos o en recorridos poco aptos para otros modos de transporte. Las características de las aeronaves eléctricas, de despegue y aterrizaje vertical, junto con otras mejoras tecnológicas, permiten soslayar los principales elementos que hasta la fecha han impedido el uso de aviones en rutas de corto recorrido. Centenares de emprendedores, en casi todo el mundo, así lo ha entendido y se han lanzado a desarrollar máquinas de volar para el transporte público urbano, con el objetivo a medio plazo de abordar el transporte público de cercanías con autobuses aéreos, el transporte aéreo de carga de corto y medio recorrido, y otras aplicaciones de servicio público que exijan un movimiento rápido de personas y equipos. Un poco más allá, casi todos estos visionarios presagian el advenimiento de la aviación personal, con vehículos cuya funcionalidad se aproximará a la de los actuales automóviles, pero capaces de moverse por el aire y a gran velocidad.
Casi todos los nuevos desarrollos emplean, para despegar y aterrizar verticalmente, configuraciones con varios motores eléctricos, de forma que el fallo de alguno de ellos no comprometa la seguridad de la maniobra. Para el vuelo horizontal, la mayoría dispone de alas y muchos cuentan con paracaídas balísticos. Aunque estas aeronaves se podrán pilotar, en un principio, manualmente, sus diseñadores son conscientes de la necesidad de equiparlas con dispositivos automáticos de vuelo que incluyan sistemas para evitar colisiones.
Es razonable suponer que la navegación y la gestión del tráfico aéreo de estas aeronaves se lleve a cabo de forma automática, con una intervención mínima por parte de los pilotos. La obtención de una licencia para manejar un avión eléctrico de despegue y aterrizaje vertical (eVtol) no debería plantear un nivel de dificultad superior a la de los carnés de conducir automóviles. Una vez que el aparato esté en condiciones de despegar el piloto deberá introducir, mediante una clave alfanumérica, las coordenadas exactas de su destino. El manejo del eVtol será muy sencillo. El sistema de navegación y control solicitará, de forma automática una trayectoria, libre de obstáculos, al sistema de gestión del espacio aéreo. El despegue se producirá de forma automática, al igual que el vuelo ya que el navegador del eVtol será capaz de ejecutar la trayectoria asignada, con sus correcciones posteriores, si las hubiera, y efectuar el aterrizaje sin intervención del piloto. Tan solo, en situaciones críticas, por averías o incidencias a bordo, el piloto podrá ejecutar un aterrizaje de emergencia, siempre auxiliado por el navegador del eVtol.
Pilotar uno de estos aparatos deberá ser más sencillo y más seguro que conducir un automóvil. Con casi toda seguridad, los primeros eVtol necesitarán un piloto a bordo, dotado de una licencia similar a la que hoy se exige para manejar un helicóptero, porque es la forma más rápida para conseguir la autorización administrativa necesaria para iniciar las operaciones de estos aparatos; pero, en pocos años, se certificarán sistemas de pilotaje y gestión del tráfico aéreo automáticos, con los que se relajarán los requisitos para el manejo de los eVtol. La tecnología actual está en condiciones de producir equipos de navegación y gestión del tráfico aéreo para estas máquinas completamente automáticos y con el nivel de seguridad exigible. Las dificultades se encuentran, en mayor medida, del lado de la definición de estándares y requisitos, por parte de las autoridades aeronáuticas, para la implantación práctica de los sistemas. La operación de estos aviones no tiene por qué entrar en conflicto con la navegación aérea convencional ya que se hará a baja altura y en espacios no concurrentes. La gestión completamente automatizada, del tráfico aéreo eVtol, permitirá conducirlo por un conjunto de aerovías, al igual que las carreteras terrestres, para causar el menor impacto posible sobre la población.
Todos los proyectos recientes de aeronaves eVtol que he podido analizar utilizan baterías. La principal limitación de cualquier vehículo eléctrico con baterías es su autonomía (tiempo de operación), o su alcance (distancia máxima a la que puede llegar). Para evaluar la viabilidad práctica de los eVtol, a corto y medio plazo, debemos hacernos una pregunta sencilla: ¿cuál es el alcance máximo teórico de una aeronave eléctrica, con la tecnología actual, y que perspectiva de mejora es previsible hasta el año 2050?
Aunque la potencia necesaria para despegar y aterrizar es muy superior a la que se requiere para efectuar el vuelo horizontal, la duración de estas maniobras es corta y, en una primera aproximación, podemos despreciar el consumo energético durante estas fases para estimar el alcance máximo del eVtol. Con este supuesto, el alcance depende de la densidad energética de las baterías (cantidad de energía que almacenan por unidad de peso), del rendimiento de los motores eléctricos y las hélices de los rotores, de la relación entre sustentación y resistencia durante el vuelo de planeo, del porcentaje del peso del avión vacío (sin carga de pago ni baterías) sobre el peso total de la aeronave en el despegue (con carga de pago y baterías) y del porcentaje que suponga la carga de pago en relación con el peso total del aparato. Con respecto a este último punto, es evidente que, si toda la carga que puede transportar el eVtol la dedicamos a mover las baterías, el alcance será máximo, pero la aeronave no tendrá ninguna utilidad práctica. Podemos asumir que, como mínimo, el 20% del peso del avión, al despegue, se utilizará para transportar pasajeros, carga y la tripulación, si fuera necesaria.
Los tres parámetros que condicionarán, en mayor medida, el alcance máximo de los futuros eVtol, son: la densidad energética de las baterías, el peso de la estructura del aparato y la configuración aerodinámica del diseño. Con los años, los motores eléctricos y rotores mejorarán el rendimiento y reducirán su peso, pero el impacto en las prestaciones de estas aeronaves no será muy significativo. En cuanto a la densidad energética de las baterías, para la presente década cabe suponer que será del orden de unos 250 vatios hora por kilogramo de peso y es posible que en la década de los años 2030 alcancen los 325 vatios hora por kilogramo, una cifra próxima al máximo valor teórico de la tecnología para las baterías ion-litio. Construir baterías cuya densidad energética supere estas cifras implica un cambio de tecnología, del ion-litio a alguno de sus posibles sucesores, por lo que hasta la década del 2050 lo más razonable es suponer que las baterías comerciales no tendrán una densidad energética superior a los 400 vatios hora por kilogramo. El peso de la estructura del avión, sin baterías ni carga de pago, es decir, el peso necesario de la máquina de volar para soportar las baterías, pasajeros y carga, depende de los materiales que se empleen en su construcción. En la actualidad, en las aeronaves convencionales el peso en vacío supone entre un 70% y un 50% del peso máximo de despegue. Más en los aviones pequeños y menos en los grandes que hacen un uso mayor de materiales compuestos: Boeing 787-9 Dreamliner (51%) y Airbus A350-900 (51%). Los fabricantes de los eVtol tendrán que hacer un esfuerzo para que este parámetro esté por debajo del 50%, lo que en la actualidad es posible, así como mejorarlo en el futuro para reducirlo hasta un 30%. El tercer parámetro que condiciona el alcance máximo del eVtol es su configuración aerodinámica, que durante el vuelo horizontal determina la relación entre sustentación y resistencia de la aeronave. Las alas estrechas y alargadas favorecen que este parámetro pueda aproximarse a 12 o 15, mientras que alas más cuadradas lo limitarán a valores del orden de 4 a 8. Sin embargo, la misión del eVtol y el entorno pueden constreñir las configuraciones de ala idóneas para el vuelo horizontal.
A la vista de todo lo anterior, creo que es razonable afirmar que desde ahora y hasta el año 2050 se podrán construir y operar aviones eVtol, completamente autónomos y seguros, cuyo alcance máximo estará comprendido entre los 100 y los 600 kilómetros (1); la velocidad de crucero de estos aparatos variará en la franja 150-500 kilómetros por hora y su peso máximo de despegue será de unos 1000 kilogramos para los que lleven dos pasajeros y unos 20 000 kilogramos para vehículos pesados capaces de mover hasta 60 pasajeros o carga.
Estas aeronaves se introducirán en un segmento del transporte en el que hasta ahora la aviación ha operado con grandes limitaciones. Si bien, es del todo absurdo suponer que los aviones eléctricos con baterías, podrán sustituir algún día a las actuales aeronaves comerciales en rutas de más de 600 kilómetros, los eVtol irrumpirán con fuerza en muchos segmentos del transporte de pasajeros y carga en distancias cortas, hasta ahora reservadas a los vehículos terrestres.
Los gobiernos tienen en este momento una excelente oportunidad para favorecer la implantación de desarrollos eVtol. Una forma de contribuir a los mismos en un país, pasaría por financiar en algún área geográfica la infraestructura necesaria de control de la gestión del tráfico aéreo eVtol, construcción de un número limitado de prototipos y el plan de pruebas para validar el concepto operativo. En pocos años, la zona elegida dispondría de una conectividad extraordinaria. Sería una potente herramienta de cohesión en lo que se denominan regiones vaciadas.
Diseño 1
Densidad energética de las baterías: 250 vatios hora/kilogramo
Carga de pago/Peso máximo de despegue: 20%
Rendimiento de motores y rotores: 74%
Rendimiento aerodinámico (L/D): 6
Peso del avión vacío/Peso total despegue: 50%
Alcance máximo: 97 km
Diseño 2
Densidad energética de las baterías: 400 vatios hora/kilogramo
Mucha gente piensa que los motores eléctricos sustituirán en el futuro a los térmicos, de gasolina o gasóleo. En el caso de los aviones comerciales esto no va a ser tan fácil. Las grandes aeronaves de fuselaje ancho queman el 57% del queroseno de la aviación comercial, el 37% las de fuselaje estrecho y el 6% los aviones regionales.
El empleo de motores eléctricos para sustituir los de los aviones de fuselaje ancho no es previsible que ocurra en un horizonte de tiempo que pueda vislumbrarse, y para los de fuselaje estrecho y la aviación comercial existen algunos proyectos experimentales de motorización híbrida que, en el plazo de unos diez años, podrían aportar reducciones de consumo de combustible, en trayectos relativamente cortos, de difícil cuantificación. Estos proyectos incorporan un motor eléctrico de ayuda para el despegue y el motor térmico se reserva para el vuelo de crucero; el tamaño y peso del motor térmico se reduce considerablemente y su diseño se optimiza para esta fase del vuelo. La mejora de la eficiencia del motor térmico y la reducción de su peso compensa la penalización que supone llevar a bordo un motor eléctrico y su batería de ayuda al despegue, siempre y cuando la duración del vuelo no exceda un tiempo determinado. Estos nuevos desarrollos no empezarán a comercializarse hasta la tercera década del siglo.
En los próximos diez años es previsible que empiecen a prestar servicios comerciales algunos aeroplanos eléctricos, como el Eviation israelí con capacidad para transportar nueve pasajeros, pero su impacto en el consumo global de queroseno de la aviación será irrelevante. De aquí al año 2050, la electrificación de la industria aeronáutica no permitirá reducir de un modo significativo el vertido de dióxido de carbono a la atmósfera, aunque sin embargo facilitará el alumbramiento de una forma nueva y revolucionaria de transporte: los taxis urbanos o la aviación autónoma y personal; en inglés: Urban Air Mobility (UAM).
La revolución comenzará en el año 2023 cuando el fabricante norteamericano Joby ponga en servicio el primer sistema de taxis aéreos eléctricos en una ciudad piloto. El pequeño aparato de Joby, S4, despega verticalmente y tiene capacidad para transportar cinco pasajeros, su alcance máximo es de 240 kilómetros y su velocidad de crucero de 320 kilómetros por hora. El fabricante de automóviles Toyota ha comprometido 594 millones de dólares para financiar la certificación y puesta en servicio de las primeras unidades. Uber, que fue el primero en anunciar en 2016 el desarrollo de un servicio de aerotaxis con su plataforma Elevate, también ha manifestado su apoyo al proyecto. Y para reforzar la idea de que el futuro va a pasar por el advenimiento de estos vehículos, el 6 de enero de 2020, el fabricante de automóviles Hyundai desveló su compromiso de invertir mil quinientos millones de dólares, durante cinco años, para desarrollar un aerotaxi eléctrico de despegue vertical (e-VTOL). Muchos analistas están convencidos de que la industria del automóvil seguirá en masa estas iniciativas y que los taxis aéreos eléctricos e-VTOL iniciarán sus operaciones antes de lo que la gente cree.
Ahora mismo hay bastantes proyectos de aviones e-VTOL en el mundo. Airbus cuenta con una unidad especializada en Urban Air Mobility y ha desarrollado prototipos de aeronaves eléctricas; también trabaja en el desarrollo de sistemas de gestión de tráfico aéreo que faciliten la implantación de los servicios de aerotaxi. Los aerotaxis e-VTOL no son algo nuevo en el panorama aeronáutico, pero la irrupción de dos grandes fabricantes de automóviles en el sector, sí marcan un antes y un después.
Durante estos últimos años la industria de la automoción está invirtiendo miles de millones de dólares en el desarrollo de sistemas de conducción automáticos. El vehículo autónomo parece ser el próximo objetivo tecnológico del sector. Un avión e-VTOL completamente autónomo no tiene que resultar más complejo que un automóvil con las mismas prestaciones, y es también el objetivo que se han marcado casi todos los interesados en el desarrollo de estas aeronaves.
Los aparatos de despegue vertical eléctricos y autónomos abrirán las puertas de lo que se conoce como aviación personal. Para manejarlos no será necesaria una licencia de piloto, sino otra similar al permiso de conducir; bastará con introducir el destino y esperar a que el sistema de gestión del espacio aéreo nos asigne una trayectoria para iniciar el vuelo, completamente automático. El alcance de estos aviones estará limitado en un principio, por la capacidad de las baterías, a trayectos de 200 a 400 kilómetros y es posible que falten diez o quince años para que se extienda hasta los 800 kilómetros. Con una velocidad de crucero de más de 300 kilómetros por hora, los e-VTOL de servicio público o privado, serán un modo de transporte seguro, económico y respetuoso con el medio ambiente, capaz de llegar al centro de cualquier población o espacio rural ¿Cómo no van a revolucionar el transporte?
De un punto situado en la parte oeste del centro de Nueva York, en Manhatann, a otro, en el aeropuerto internacional Kennedy (JFK), hay una distancia en línea recta de unos 19 kilómetros. Para efectuar un viaje entre estos dos puntos en taxi, el vehículo debe recorrer unos 26 kilómetros y tarda, en condiciones de tráfico normal, alrededor de 55 minutos. La carrera cuesta de 56 a 73 dólares. Según Lilium, el mismo trayecto, en una de las aeronaves que pretende poner en servicio a partir del año 2025, se hará en 5 minutos y, aunque empezará costando 36 dólares, espera que el precio se reduzca, a largo plazo, hasta unos 6 dólares; la reducción del coste se producirá, en mayor medida, por el abaratamiento de los aviones necesarios para prestar el servicio que se fabricarán en grandes series.
Taxis urbanos aéreos capaces de despegar y aterrizar verticalmente, con motores eléctricos, un elevado nivel de autonomía y posibilidad de llevar de 3 a 5 pasajeros, pueden ser una alternativa a los vehículos de servicio público terrestres en zonas urbanas muy congestionadas. La implantación de esta modalidad de transporte no exige la construcción de costosas y complejas infraestructuras, contribuiría a disminuir la contaminación atmosférica y la congestión vial, aminoraría el tiempo que las personas utilizan en moverse de un sitio a otro y permitiría que se incrementara la distancia entre las zonas de oficinas urbanas y residenciales, lo que abarataría el coste de la vivienda.
Pero, a corto y medio plazo… ¿es posible implantar estos servicios en los núcleos urbanos?
Uber Elevate trabaja para desarrollar este concepto de aviación urbana; para ello pretende asociarse con tres ciudades importantes que estén interesadas en la implantación del servicio de aerotaxis. En 2017 encontró las dos primeras, Dallas y Los Angeles, y en la actualidad sigue buscando la tercera. El plan es efectuar demostraciones a partir de 2020 y lanzar los primeros servicios comerciales de vuelos interurbanos en 2023, en dichas ciudades.
Para Uber, la implantación práctica de los aerotaxis se encuentra con una serie de barreras de entrada: el proceso de certificación, la tecnología de las baterías, la eficiencia del vehículo, las actuaciones de la aeronave, el control del tráfico aéreo, la seguridad, el ruido, las emisiones, la infraestructura de vertipuertos y el entrenamiento de los pilotos. A su juicio ninguna es insalvable a corto y medio plazo, por lo que el proyecto puede llevarse a cabo en unos cinco años.
En principio, los aerotaxis deberían operar trayectos de no más de 160 kilómetros y para reducir el tiempo de los desplazamientos (puerta a puerta) a más de la mitad, su velocidad de crucero se tendría que situar entre los 250 y 350 kilómetros por hora. La batería debería de tener una capacidad de almacenamiento de energía suficiente como para efectuar dos trayectos de ida y vuelta de 80 kilómetros; con dos despegues y aterrizajes; y, al completarlos, aún tendría que contar con una reserva de energía con la que la aeronave pudiese volar durante 30 minutos (requisito de la Federal Aviation Administration, FAA), además de la que necesite el avión para aterrizar en un vertipuerto alternativo (no es necesario que esté muy lejos); y en cada ciclo de trabajo, la batería no debería descargarse más allá del 20% de su capacidad, para garantizar una vida útil que resulte económica.
El tiempo de carga de las baterías de estos futuros aviones es otro dato importante a tener en cuenta. Para disminuirlo, es preciso contar con un cargador de elevada potencia, aunque dicha disminución tiene un límite: la intensidad máxima que soportan las celdas de la batería. La batería de 100 Kwh —que puede montar el Tesla S— no acepta una intensidad de carga superior a la que proporciona una fuente de 120 Kw de potencia, con la que tarda unos 40 minutos en reponerse hasta el 80% de su capacidad máxima.
Aunque Sony ha anunciado que dispondrá de baterías (Li-S) de 400 Wh/kg en 2020 y el Department of Energy (DOE), en Estados Unidos, actualmente financia el desarrollo de un cargador de 350 Kw, las exigencias que plantean los aerotaxis eléctricos a estos dispositivos apenas se podrán cumplir en un plazo de tres o cuatro años.
Es muy posible que en vez de recurrir, exclusivamente, al almacenamiento de energía en baterías, los futuros aerotaxis eléctricos opten por configuraciones que incluyan pilas de combustible de hidrógeno para generar electricidad de forma continuada; junto con baterías de menor capacidad de carga y tamaño, para satisfacer la demanda energética en los momentos que sea muy exigente (despegue, aterrizaje, ascensos y otras maniobras). Aunque las pilas de combustible de hidrógeno parece que han sido relegadas a un segundo plano en el desarrollo de los vehículos eléctricos, el año 2017 ha marcado un hito importante, en el sentido de que esta tecnología ha iniciado una importante ganancia de cuota de mercado en el sector automovilístico. Las dificultades de almacenamiento de energía y tiempo de carga de las baterías podrían soslayarse con pilas de combustible de hidrógeno.
El planteamiento de Uber Elevate, en cuanto al futuro de los aerotaxis eléctricos a dos y cinco años vista, se sitúa en la frontera de lo que tecnológicamente parece viable, pero no imposible, por lo que cabe que tardemos un poco más en disponer de los servicios de estas aeronaves, cuya entrada en el mercado del transporte parece imparable. Las dificultades relacionadas con la certificación, aeronavegabilidad, licencias de vuelo y control del tráfico aéreo son bastante espinosas, pero no insalvables. Quizá por eso hay, en la actualidad, varias iniciativas para desarrollar aeronaves de estas características de entre las que a mí me llama poderosamente la atención la de Lilium.
Lilium fue fundadada en 2015 por Daniel Wiegand y tres ingenieros de la Universidad Técnica de Munich. La compañía se creó con el apoyo del Centro de Incubación de la Agencia Europea del Espacio en Bavaria. Según Wiegand Lilium nacía con la intención de diseñar y construir el «mejor medio de transporte posible para el siglo XXI… un avión privado de despegue y aterrizaje vertical ha sido el sueño de generaciones, el último medio de transporte».
Se trata de una máquina autónoma, capaz de llevarnos desde cualquier lugar a casi cualquier otro sitio, con una intervención mínima del piloto, con absoluta seguridad, una gran rapidez, economía y sin contaminar el medio ambiente. Para ello es preciso que pueda despegar y aterrizar verticalmente, es decir, que tenga las características de una aeronave VTOL (Vertical Take Off and Landing), navegue de modo inteligente siguiendo las instrucciones de un piloto al que no se le exija demasiada habilidad —merced a sus sistemas de control, sensores y en colaboración con nuevo sistema de gestión de tráfico aéreo— y sus propulsores se alimenten con energía eléctrica. Una importante innovación de la mayoría de estos nuevos proyectos es que la propulsión se genera mediante varias hélices, de forma que el fallo de algún motor no es crítico y en cualquier caso, casi todas irían dotadas de un paracaídas que actuaría como un último recurso para garantizar la integridad de los viajeros.
En el caso de Lilium la configuración de su aeronave es muy curiosa, con 36 propulsores, 24 en las alas y 12 en el morro, de control, empaquetados en grupos basculantes de tres unidades. Cada propulsor dispone de un motor eléctrico que mueve un soplante carenado (ducted fan). Estos grupos de tres propulsores, al girar sobre un eje transversal al aparato, hacen que la línea de empuje de cada uno de ellos adopte, de forma independiente, una dirección tal que, en sus dos posiciones más extremas, les permiten empujar la aeronave para que avance o levantarla; es decir, actúan como elementos que facilitan el vuelo horizontal, en cuyo caso el avión se sustenta con las alas, o sirven para elevar el aparato como si se tratara de un helicóptero. Con estos mecanismos es posible gobernar la aeronave y no necesita controles aerodinámicos —como los alerones, flaps, timón de profundidad o timón de dirección.
Desde su fundación, en 2015, Lilium ha tenido un crecimiento notable. En diciembre de 2016 la empresa contaba con 35 especialistas y Atomico, una sociedad de capital riesgo con la sede en Londres, decidió invertir 10 millones de euros en el proyecto de Daniel Wiegand y sus socios. El 20 de abril de 2017, Lilium anunciaba que su prototipo de avión de despegue y aterrizaje vertical (VTOL), de dos asientos, eléctrico, había finalizado una serie de vuelos de prueba en Alemania. Durante los ensayos la aeronave realizó maniobras complejas y pasó del vuelo de despegue vertical al de crucero horizontal. A lo largo de 2017, Lilium incorporó a su plantilla a ejecutivos de Tesla, Airbus y Gett y en septiembre amplió sus fondos en 90 millones de dólares. El capital de la nueva ampliación fue suscrito por Tencent, LGT, Atomico, Obvious Ventures y Freigest.
En enero de 2018 Lilium ganó el premio 2018 Early Stage Company of the Year en el Global Cleantech 100 Awards, organizado por el grupo Cleantech. El 24 de abril del mismo año anunció la incorporación a la empresa de Frank Stephenson, famoso diseñador por su trabajo en BMW; MINI; Ferrari, Maserati, Fiat, Alfa Romeo y McLaren, para hacerse responsable de todos lo relacionado con los diseños de los servicios de Lilium.
En la actualidad Lilium trabaja en el desarrollo de un prototipo con capacidad para transportar 5 pasajeros a velocidades de hasta 300 km/h y distancias de 300 km. En 2019 tiene intención de efectuar el primer vuelo de pruebas pilotado con un prototipo y en 2025 pretende que sus aeronaves presten servicios de transporte aéreo como taxis en determinados núcleos urbanos.
Airbus no ha querido quedarse al margen y hace poco más de dos años inició el desarrollo de un avión VTOL, eléctrico, autónomo, para un pasajero: el Vahana. Con una rapidez extraordinaria la compañía aeronáutica logró efectuar las pruebas de un prototipo ya que en febrero de 2018, el Vahana realizó un despegue vertical que duró 53 segundos. El VTOL eléctrico de Airbus lleva ocho hélices montadas en dos alas en tándem, basculantes, cada una de ellas con cuatro propulsores. A diferencia del avión de Lilium en el que únicamente se mueven los propulsores, en el de Airbus basculan las alas en las que se han fijado las hélices para cambiarlas de orientación, dependiendo de la fase del vuelo.
La velocidad a la que ha reaccionado Airbus es un indicador de que el proyecto de aerotaxis eléctricos VTOL no es una quimera. https://lilium.com/
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