Movilidad Aérea Urbana – Diferencias Entre eVTOL, eSTOL y eCTOL

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Si bien es probable que los viajes de largo alcance aún sean operados por motores a combustión en el futuro cercano, existe mucho potencial para que los viajes aéreos de corto y medio alcance sean realizados por vehículos limpios, seguros, silenciosos y con menores costos operativos y de mantenimiento.

¿Cuáles son los distintos tipos de aeronaves eléctricas emergentes en el mercado? Existen tres tipos, reconocidas por sus siglas en inglés; eVTOL, eSTOL y eCTOL. A continuación, les explicamos sus diferencias, alcance y principales cualidades.

eVTOL

Probablemente la más conocidas de todas, las aeronaves de tipo Vertical Takeoff and Landing (eVTOL, por sus siglas en inglés) cuentan con la capacidad de aterrizaje y despegue vertical, al igual que los helicópteros convencionales, haciéndolos un vehículo propicio para entornos urbanos con poco espacio para maniobrar. La diversidad de diseños separa a los eVTOL de los otros dos tipos de aeronaves, con modelos de ala fija y rotatoria, donde es posible encontrar actualmente cuatro arquetipos distintos.

El diseño de tipo Multicopter es simple y eficiente, aunque al no tener alas su alcance es menor y, por ende, su consumo de energía es mayor debido a la necesidad de compensar esa ineficiencia.

El segundo deseño es el Lift & Cruise, el cual combina el diseño Multicopter para despegues y aterrizajes verticales, con una aeronave convencional durante el vuelo. Las ventajas de ambas arquitecturas son maximizadas. Sn embargo, uno de los desafíos es el ruido que emite el tipo de rotor utilizado.

Otros de los diseños es el llamado Tilt Wing y Tilt Rotor, los cuales son capaces de minimizar el impacto del ruido gracias al uso de múltiples hélices de rotación lenta y abierta. La desventaja es la necesidad de instalar motores eléctricos más pesados de alto torque, interfiriendo de cierta manera en el diseño general.

También se encuentra en el mercado el arquetipo llamado Deducted Vector Thrust. Este diseño usa ductos de fans en las mismas alas fijas, controladas por un motor eléctrico para para su operación vertical y horizontal, usando el concepto de propulsión eléctrica distribuida (DEP, en sus siglas en inglés). Este sistema es eficiente y más silencioso y parece estar llevando la delantera en los diseños de última generación eVTOL.

Por último, un diseño que destaca por sus bajos niveles de ruido es el llamado Slowed Rotor Compound, en el cual el rotor principal de la aeronave es ralentizado para para producir menor resistencia con el aire, lo cual elimina casi la totalidad del ruido emitido. Es habitual que estas aeronaves tengan un rotor principal y alas fijas, aumentando la seguridad y la eficiencia en despegues y aterrizajes verticales.

Los líderes en torno a este tipo de aeronaves son varios, entre los que destacan Eve, Jaunt Air Mobility, Vertical Aerospace, Lilium, Joby y eHang. La cantidad de actores habla del potencial de este tipo de aeronaves a nivel mundial y del rol que jugaría cada uno en potenciar una vez por todas la movilidad aérea urbana, especialmente la de corto alcance.

eSTOL

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Los llamados vehículos Electric Short Take-Off and Landing (eSTOL) tienen como principal diferencia con los eVTOL su menor requerimiento energético para despegar y aterrizar. Debido a que son de ala fija, los motores son únicamente usados para empujar la aeronave hacia adelante, sin incidir en despegues o aterrizajes verticales. En otras palabras, una aeronave eSTOL requiere de menor energía para despegar y aterrizar, y, asimismo, puede almacenar mayor carga que un eVTOL de peso y tamaño similar.

Asimismo, si bien los eVTOL no requieren pistas para despegar o aterrizar, ya que como un helicóptero convencional pueden hacerlo de forma vertical, los modelos eSTOL solamente requieren de aproximadamente 30-50 metros. En cuanto a su diseño, lo último en tecnología es el llamado Blown Lift Technology, la cual es una técnica aerodinámica que “engaña” al ala a pensar que es más grande de lo que verdaderamente es, logrando despegues y aterrizajes en pocos metros.

Los líderes en eSTOL son Electra y Airflow, ambas con tecnología propia patentada e, incluso en el caso de Electra, con la reciente adquisición de un contrato de la NASA para el desarrollo de su tecnología Blown Lift Technology. Por su parte, Airflow también cuenta con su propia tecnología denominada Electric Blown Wind Technology, siguiendo principios similares de su competidor, aunque incursionando en aeronaves de mayor tamaño con foco en operaciones comerciales.

eCTOL

electricaviationgroup.com/

Las aeronaves eléctricas convencionales, como lo dicen su nombre en inglés, Conventional Take-Off and Landing (eCTOL), son parecidas a las eSTOL pero distintas en su rendimiento. De diseño convencional, el concepto eCTOL considera aeronaves actuales, como por ejemplo el conocido Cessna Grand Caravan o el hidroplano de Havilland Canada DHC-2, potenciadas completamente por motores eléctricos. De cierta manera, es una propuesta más simple que no requiere de nuevos diseños, con el desafío de crear motores lo suficientemente eficientes para convertir aeronaves actuales a combustión en eléctricas.

Las compañías líderes para este tipo de aeronaves son MagniX and Ampaire. De hecho, las mencionadas aeronaves han sido probadas por MagniX, quien ciertamente lleva la delantera en electrificar aeronaves de mayor tamaño. Ampaire le sigue de cerca con pruebas al Cessna 337 y estudios para convertir al de Havilland Twin Otter en una aeronave de propulsión híbrida, denominada por la empresa como el Eco Otter SX. Varios otros fabricantes de aviones han anunciado sus planes para el desarrollo de aviones eCTOL. Esto incluye Tecnam, Embraer o Pipistrel.

Tipos de Energía/ Combustible

La aviación está cambiando y con ella las expectativas de sus usuarios. Además de la necesidad de establecer combustibles verdes con el propósito de reducir la huella de carbono, aumentar la eficiencia, específicamente en viajes urbanos y de corto alcance, es el siguiente paso en la evolución de la aviación a nivel mundial.

Si bien no hay dudas de que hoy en día existe la tecnología disponible para electrificar la aviación mundial, aún hay varios desafíos pendientes en torno a su eficiencia y almacenamiento. Las baterías son pesadas y, el peso, en aviación, es crítico. Hoy en día existen tres opciones, dos bastante concretas, y una que parece una eterna promesa, aún con potencial, pero con disyuntivas en torno a su aplicación a gran escala.

Eléctrica

Este tipo de energía requiere que las baterías de la aeronave estén cargadas de forma significativa y al menor peso posible para una operación eficiente. Se estima que aún se está al menos a una década para alcanzar una aplicación masiva debido principalmente a largos tiempo de carga y la necesidad de invertir en estaciones de carga. Aeronaves eléctricas serán una gran opción para viajes urbanos de corta distancia. Actualmente, los fabricantes de eVTOLs y eSTOLs cuentan con un rango de aproximadamente 100 NM, o 40-50 minutos, cuando se considera un motor 100% eléctrico.

Híbrida

Hoy en día, es la combinación más próxima a “despegar”. Los principales modelos usan generadores que se alimentan de combustible tipo A1 jet, además de contar con la posibilidad de operar la aeronave de forma eléctrica. Es la mejor opción en la actualidad debido a su disponibilidad e infraestructura existente, y podría servir como el primer paso hacia la electrificación total de la aviación. Podría usarse como una opción para aquellas aeronaves de mediano alcance, donde para el despegue y aterrizaje se use en la modalidad eléctrica, y para la operación de tipo crucero se use el combustible convencional.

Un avión convencional, como el Caravan, equipado con un motor híbrido podría usar sus baterías eléctricas hasta por 1 hora, reduciendo los costos de combustible en al menos un 25%. En el futuro, a medida que aumente la capacidad de las baterías, el rango actual de 100 NM puede aumentar hasta 300 NM, según los documentos confidenciales a los que obtuvimos acceso.

Hidrógeno

La eterna promesa de la energía del futuro al parecer tendrá que seguir esperando. De hecho, en cuanto a venta de autos, donde existe más información y datos, la adquisición de modelos eléctricos supera 500 a 1 respecto a la venta de autos potenciados con hidrógeno. El hidrógeno es aún muy caro, cuenta con altos costos de operación y una oferta inestable en el mercado. Lo mismo va para las futuras aeronaves de movilidad urbana. Asimismo, existen dudas sobre qué tan limpia puede ser este tipo de energía y varias disyuntivas sobre su capacidad de almacenamiento.

Lanzamiento al Mercado

¿Qué tan cerca están estas aeronaves de penetrar en los actuales mercados? Pues bien, SMG Consulting ha creado un índice denominado Advanced Air Mobility Index (ARI), el cual demuestra qué tan cerca está cada actor de lanzarse al mercado. En la infografía de más abajo, se pueden ver varias de las compañías expuestas y qué tan cerca estarían de comenzar su comercialización, con Joby Aviation llevando la delantera.

El ARI es una herramienta de calificación, basada en una fórmula patentada que utiliza información disponible públicamente, así como el conocimiento de expertos. Ayuda a evaluar el progreso de los participantes de la industria hacia la entrega de un producto certificado en la producción a gran escala. Si bien se califican 14 compañías, la herramienta se actualiza periódicamente para incluir nuevos participantes, así como cualquier información nueva sobre los participantes existentes.

El ARI se basa en cinco elementos: la financiación recibida por la empresa, el equipo que dirige la empresa, la preparación tecnológica de sus vehículos, el progreso de la certificación de sus vehículos y la preparación de la producción para la fabricación a gran escala.

En Conclusión

En Flapper creemos que el futuro de la movilidad aérea es realmente brillante. Es por ello por lo que hemos realizado diversas alianzas con los principales actores en el mercado mundial, EveElectra Jaunt Air Mobility e incluso MagniX, ya que creemos que podemos aportar nuestro “grano de arena” para propulsar una aviación general más sustentable, limpia y segura.

Asimismo, creemos que Latinoamérica tiene mucho potencial para la aplicación, en el corto plazo, de estas tecnologías. Diversos centros urbanos en la región se beneficiarían enormemente de aeronaves de tipo eVTOL, eSTOL e incluso eCTOL, ciudades como Sao Paulo, Bogotá o Santiago de Chile, con alta densidad poblacional y la necesidad de transporte dentro de sus radios urbanos de forma eficiente.

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