Aviación: la cifra más dura del transporte
La aviación es una parte pequeña de la energía mundial - unos pocos puntos porcentuales - y una parte desproporcionada de la energía de quienes vuelan con frecuencia. Es además el modo donde la física es menos indulgente, porque a diferencia de un coche o un tren, un avión paga una penalización que se realimenta por cada kilogramo que transporta.
La proporción que lo decide todo
El queroseno almacena unos 12.000 vatios-hora de energía química por kilogramo. Una celda de litio actual almacena cerca de 250, y un paquete con su carcasa, refrigeración y gestión, menos. Incluso teniendo en cuenta que un motor eléctrico convierte su energía mucho más eficientemente que una turbina, la diferencia útil se mantiene en un factor de quince a veinte.
Para un coche esto es incómodo. Para un avión es decisivo, porque un avión debe elevar su almacén de energía y mantenerlo en el aire todo el viaje. Un almacén más pesado significa más sustentación, lo que significa más ala y más empuje, lo que significa más energía: un bucle que cierra mal.
Hay un segundo efecto sin equivalente en tierra. Un avión de línea quema en un vuelo largo una fracción grande de su masa de despegue y aterriza bastante más ligero, de modo que las últimas horas cuestan menos energía por kilómetro que las primeras. Una batería pesa lo mismo vacía, así que el avión carga la masa completa durante todo el vuelo y no recupera nada.
Juntos explican con precisión el patrón observado. Los aviones eléctricos entran en servicio en rutas cortas con pocos pasajeros, donde la masa de batería es tolerable y las distancias pequeñas. La misma tecnología no se extiende a un avión transatlántico mejorando un poco las celdas, porque la penalización se realimenta con el alcance.
Cuán eficiente es volar realmente
El supuesto intuitivo es que volar es catastróficamente ineficiente por kilómetro. No lo es: un avión moderno de fuselaje estrecho lleno está en el mismo rango por pasajero-kilómetro que un coche con una persona, y mejor que un coche en algunas rutas.
Los aviones lo consiguieron con ingeniería sostenida. El consumo por asiento-kilómetro ha mejorado más de la mitad desde los años setenta, mediante motores de mayor derivación, estructuras de material compuesto más ligeras, mejor aerodinámica y mayor densidad de asientos. Esta última es una ganancia de eficiencia que los pasajeros viven como pérdida, algo que merece señalarse porque aparece en las estadísticas como progreso.
Que la aviación sea aun así una gran parte de la huella energética individual se debe a la distancia, no a la ineficiencia. Un solo vuelo de ida y vuelta de largo radio cubre más kilómetros que un año de desplazamientos habituales en coche, así que una cifra por kilómetro comparable produce un total mucho mayor. Nadie conduce a otro continente para pasar una semana.
Por eso las comparaciones por kilómetro engañan aquí de un modo concreto. La comparación pertinente para una decisión personal no es volar frente a conducir la misma ruta, sino volar frente a no hacer el viaje o hacer uno más corto, que es una pregunta distinta de la que responden las comparaciones de modos.
La parte que no es dióxido de carbono
Los aviones emiten dióxido de carbono como cualquier quemador de combustible, y además hacen algo propio de la altitud. El vapor de agua del escape puede condensar y congelarse en estelas, y allí donde estas persisten y se extienden en cirros, retienen el calor saliente.
Las estimaciones sitúan este efecto de las estelas en aproximadamente el mismo orden que el dióxido de carbono del mismo vuelo, posiblemente mayor, con bastante más incertidumbre. Los óxidos de nitrógeno en altura añaden efectos adicionales sobre el ozono y el metano que se compensan en parte.
La importancia práctica es que un cálculo que solo cuenta el dióxido de carbono subestima el efecto climático de la aviación por un factor grande, y casi todas las calculadoras dirigidas al consumidor hacen exactamente eso. Significa además que el efecto no es proporcional solo al combustible quemado, ya que la formación de estelas depende de las condiciones atmosféricas de la ruta y la altitud concretas.
Esa dependencia abre una opción que no existe en otros sitios. Una pequeña fracción de los vuelos produce la mayoría de las estelas persistentes, y desviar esos vuelos para evitar regiones sobresaturadas de hielo cuesta algo más de combustible y evita un efecto de calentamiento mucho mayor. Los ensayos sugieren que está entre las intervenciones más baratas disponibles en aviación, y es un problema de predicción y control aéreo, no de aeronave.
Qué ofrecen realmente las alternativas
Los aviones eléctricos de batería son reales y limitados. Aviones de cercanías con cifras de pasajeros de uno o dos dígitos sobre unos cientos de kilómetros están entrando en servicio y atienden un mercado real. Extender esto a las rutas que dominan la energía de la aviación exige densidades de celda varias veces superiores a las actuales, lo que es una cuestión de investigación y no de despliegue.
El hidrógeno es la opción de largo alcance más comentada y tiene otra restricción. El hidrógeno almacena unas tres veces más energía por kilogramo que el queroseno y unas cuatro veces menos por litro incluso licuado criogénicamente, así que el problema es el volumen y no la masa. Eso exige un fuselaje fundamentalmente distinto y una infraestructura de combustible en cada aeropuerto servido.
El combustible sostenible de aviación es la opción que funciona con los aviones existentes, y esa es su ventaja decisiva. Es un líquido de sustitución directa hecho de aceites usados, biomasa o dióxido de carbono capturado más hidrógeno. La restricción es el suministro: la materia prima de las vías baratas es limitada, y la vía sintética es cara porque necesita grandes cantidades de electricidad limpia, poniéndola en competencia directa con cualquier otro uso de esa electricidad.
Quedan la eficiencia y la demanda. Los aviones siguen mejorando un uno o dos por ciento al año, y el tráfico ha crecido más deprisa durante la mayor parte de la historia de la aviación: otra vez el patrón de suma en vez de sustitución. La afirmación honesta es que la aviación no tiene una respuesta técnica completa disponible esta década, y que la trayectoria de emisiones del sector depende por tanto más de cuánto se vuele que de con qué estén hechos los aviones. Es una conclusión incómoda y es la que sostienen las cifras.
Preguntas frecuentes
¿Por qué no pueden volar los aviones con baterías?
Porque el queroseno almacena unos 12.000 vatios-hora por kilogramo y una celda de litio cerca de 250. Un avión debe elevar su almacén de energía y mantenerlo en el aire, así que más peso significa más sustentación, más ala y más empuje. Un avión con combustible además se aligera al volar y una batería no, lo que agrava la penalización con la distancia.
¿Es volar menos eficiente que conducir?
Por kilómetro no. Un avión moderno de fuselaje estrecho lleno está en el mismo rango por pasajero-kilómetro que un coche con una persona. La aviación domina la huella de quien vuela mucho por la distancia: un vuelo de ida y vuelta de largo radio cubre más kilómetros que un año de desplazamientos habituales.
¿Qué son las estelas de condensación y por qué importan?
Vapor de agua del escape que condensa y se congela en altura. Donde las estelas persisten y se extienden en cirros retienen el calor saliente, con un efecto estimado en aproximadamente el mismo orden que el dióxido de carbono del mismo vuelo y con más incertidumbre. Las calculadoras que solo cuentan dióxido de carbono subestiman mucho.
¿Podría reducir el efecto climático desviar los vuelos?
Sí, y parece estar entre las opciones más baratas de la aviación. Una pequeña fracción de los vuelos produce la mayoría de las estelas persistentes, ya que su formación depende de las condiciones atmosféricas de esa ruta y altitud. Evitar las regiones sobresaturadas de hielo cuesta algo más de combustible y evita un calentamiento mucho mayor.
¿Resolverán el hidrógeno o el combustible sintético la aviación?
Ninguno por completo esta década. El hidrógeno almacena bien por masa y mal por volumen incluso licuado, lo que exige otro fuselaje e infraestructura aeroportuaria. El combustible sostenible funciona en los aviones existentes pero está limitado por el suministro: las materias primas baratas son escasas y la vía sintética necesita mucha electricidad limpia.
