Electrificando los cielos – ¿Cuándo se manifestarán los EVs aéreos?

Los vehículos eléctricos terrestres son la última moda ahora. Como hemos compartido antes, las ventas globales de EV alcanzaron casi 14 millones el año pasado, llevando la flota eléctrica global a 40 millones en 2023.

¿Pero qué pasa con los cielos? ¿Hay algún progreso siendo hecho en los EVs aéreos? Bueno, los hay, pero simplemente todavía no son tan populares o ampliamente adoptados como los EVs en carretera. 

Antes de profundizar en el estado de su avance, veamos primero qué son. Los vehículos eléctricos aéreos son simplemente aeronaves que utilizan energía eléctrica. Incluyen tanto vehículos aéreos tripulados como no tripulados, que despegan y aterrizan verticalmente.

Dado que la aviación es responsable del 3,5% del cambio climático y en 2021, la Agencia de Protección Ambiental (EPA) emitió un estándar de emisiones de gases de efecto invernadero solo para aeronaves, ahora hay un creciente interés en los EVs aéreos.

En lugar de usar combustibles fósiles, estas aeronaves funcionan con electricidad, lo que, según Mogale Modisane, representante del Consejo Mundial de Energía de la ONU, señala:

“No solo hace que la aviación sea más sostenible, sino que también reduce drásticamente la contaminación acústica y las emisiones de carbono producidas por los aviones.”

Los motores de los EVs aéreos son alimentados por paquetes de baterías que permiten “un viaje más silencioso y suave en comparación con sus contrapartes combustibles”, añadió Modisane.

El advenimiento de la movilidad aérea urbana

Uno de los principales ejemplos de este nuevo modo de transporte aéreo es el eVTOL, que es una aeronave eléctrica de despegue y aterrizaje vertical. Así que, no son realmente aviones; más bien, pueden variar desde drones de entrega hasta taxis aéreos urbanos.

Cuando se trata de movilidad aérea urbana (UAM), estas aeronaves eléctricas están entre las innovaciones que están muy cerca de convertirse en una realidad. Se anticipa que miles de eVTOL podrían estar volando para finales de esta década. 

Alabados como asequibles, silenciosos, seguros y respetuosos con el medio ambiente, pronto podrías volar en uno, en los próximos años, de hecho.

En particular, Oriente Medio se está convirtiendo en una de las regiones de más rápido crecimiento para operaciones de e-VTOL. Aquí, los Emiratos Árabes Unidos y Arabia Saudita están a la vanguardia del transporte aéreo del futuro. 

El fabricante estadounidense de e-VTOL Joby ya ha firmado un acuerdo con la Autoridad de Carreteras y Transporte (RTA) de Dubái para lanzar servicios de taxis aéreos para 2026, con operaciones iniciales que comenzarán el próximo año. Otro proveedor estadounidense de aeronaves eVTOL, Archer Aviation (ACHR ), ha firmado un acuerdo con Abu Dabi para iniciar operaciones de taxis aéreos eléctricos en todo el Emirato a finales de 2025.

El fabricante chino EHang, mientras tanto, ya completó el primer vuelo de demostración con pasajeros del EH216-S, una aeronave e-VTOL sin piloto, en Abu Dabi a principios de este año. 

Según expertos de McKinsey, para 2030, las principales empresas de la industria AAM de pasajeros podrían ofrecer muchos más vuelos diarios, que serán más cortos y con menos pasajeros a bordo, que las aerolíneas más grandes del mundo. 

En este contexto, la Administración Federal de Aviación de EE. UU. (FAA) emitió la semana pasada reglas finales para operar taxis aéreos. La FAA dijo que los taxis aéreos pertenecen a los vuelos de Movilidad Aérea Avanzada (AAM). Son altamente automatizados, impulsados por electricidad y tienen capacidades de despegue y aterrizaje vertical, explicó la agencia.

También considerados vehículos de ‘levantamiento de potencia’, tienen elementos tanto de aviones como de helicópteros, dijo la FAA. Aunque comenzarán usando rutas de viaje y estructuras de aterrizaje existentes que actualmente utilizan los helicópteros, las nuevas reglas permitirán a los pilotos entrenar con un único conjunto de controles de vuelo. 

Los aviones de levantamiento de potencia, dijo el Administrador de la FAA Mike Whitaker, son “la primera nueva categoría de aeronaves en casi 80 años”, y las nuevas reglas abrirán la puerta para apoyar sus operaciones AAM generalizadas en EE. UU.

Para impulsar este sector, el mes pasado, la FAA otorgó una subvención de 3,34 millones de dólares a Wright Electric junto con sus socios, incluidos NASA, DOE y DOD, bajo su programa Fueling Aviation’s Sustainable Transition (FAST). A través de esta subvención, la FAA busca desarrollar una nueva clase de baterías para grandes aeronaves eléctricas que puedan acomodar a más de 100 pasajeros, lo que representa más del 90 % de las emisiones de carbono de la industria aeroespacial.

Abriendo nuevos caminos

A medida que la carrera por descarbonizar la industria de la aviación se intensifica, las empresas están trabajando ahora en encontrar formas de que los aviones de pasajeros operen completamente con energía eléctrica.

E9X es una aeronave eléctrica de diseño reciente, cuya concepción fue realizada por la startup de aviación Elysian y la Universidad Tecnológica de Delft en los Países Bajos. La aeronave puede transportar más pasajeros (90) y volar más lejos (hasta 500 millas) con una sola carga de lo que se creía posible anteriormente.

Estas estimaciones se basan en un paquete de baterías teórico de 360 vatios-hora por kilogramo. En contraste, Tesla (TSLA ) tienen una densidad entre 272 y 296 Wh/kg.

El peso de la batería eléctrica, según Jayant Mukhopadhaya, investigador senior del International Council on Clean Transportation (ICCT), es la principal limitación de estos aviones, ya que las baterías comerciales convencionales almacenan aproximadamente 50 veces menos energía por libra que el combustible de aviación. Como resultado, para alimentar una aeronave tan grande como el Boeing 737, necesitaríamos baterías de alrededor de 35 toneladas.

“La tecnología de baterías de alta densidad es uno de los desafíos en este momento, porque escalar la producción y mejorar aún más la densidad siguen siendo cruciales para una adopción generalizada.”

– Simay Akar, miembro senior de IEEE

Aunque la batería es la preocupación principal, el diseño también es crítico. Por ello, las alas del avión E9X son extremadamente grandes en relación con el fuselaje, lo que aumenta su eficiencia aerodinámica. 

“No deberías asumir que un avión eléctrico tendrá la apariencia de los (más exitosos) aviones de hoy.”

– Reynard de Vries, director de diseño e ingeniería en Elysian

Además, las baterías no se colocarán en el fuselaje sino en las alas porque representan una gran parte del peso del avión, y el peso debe situarse “donde se genera la sustentación”.

Sin embargo, el E9X es solo un concepto por ahora y no volará hasta al menos 2033. No obstante, ya existen otras aeronaves de pasajeros eléctricas, como Aviation Alice, cuyo prototipo fue probado hace años, a finales de 2022, con una fecha objetivo de 2027 para la producción completa. Eviation Alice, sin embargo, está diseñada para transportar solo nueve pasajeros y dos tripulantes, con un alcance de aproximadamente 250 millas náuticas. 

Así que existen limitaciones claras para los aviones eléctricos; sin embargo, su capacidad para reducir significativamente su huella de carbono al volar es demasiado grande para ignorarla. Se estima que cambiar a aviones eléctricos puede reducir las emisiones de CO2 hasta en un 88 %. De ahí el creciente enfoque.

Incluso el multimillonario tecnológico Elon Musk, que ya está involucrado en el diseño, fabricación y venta de EVs y dispositivos de almacenamiento de energía de baterías, está discutiendo el potencial y la posibilidad de aviones eléctricos alimentados por baterías. Aunque actualmente las baterías son “demasiado limitadas en alcance”, Musk cree que podrían ser viables en unos cinco años.

Para eso, la densidad energética de las baterías necesita mejorar, lo que actualmente está rezagado respecto al combustible de aviación. Musk añadió:

“(Sin embargo), los motores eléctricos pesan mucho menos y convierten la energía almacenada en movimiento mejor que los motores de combustión.”

En medio de esto, el gigante chino de baterías Contemporary Amperex Technology Co Ltd (CATL) anunció que logró volar un avión de 4 toneladas usando sus “baterías condensadas” de ultra alta densidad, que se lanzaron por primera vez el año pasado. Los paquetes de baterías tienen más del doble de la densidad energética de cualquier otro en el mercado, con 500 Wh/kg.

Estas baterías condensadas han sido diseñadas específicamente para ser de grado aeronáutico con la seguridad en mente y para aumentar el alcance de los aviones limpios. La compañía ahora espera tener una aeronave eléctrica de 8 toneladas con un alcance de 1,240-1,865 millas operativa para 2027 o 2028.

La búsqueda de tecnología avanzada de baterías

Mientras las empresas han comenzado a cambiar el panorama de la movilidad aérea avanzada (AMM) y el gobierno ha empezado a proporcionar reglas claras, los investigadores están abordando el mayor desafío y desarrollando nuevas baterías para los EVs aéreos.

Para llevar el transporte más limpio a los cielos, investigadores del Oak Ridge National Laboratory (ORNL) del Departamento de Energía (DOE) desarrollaron nuevos materiales de alta densidad energética para comprender su deterioro bajo condiciones severas.

Los EVs aéreos no son solo autos voladores. Por lo tanto, los investigadores concluyeron que no podemos adaptar las baterías de autos eléctricos para su uso en eVTOL, aunque ha sido el enfoque dominante hasta ahora. 

“El programa eVTOL presenta una oportunidad única para crear un tipo completamente nuevo de batería con requisitos y capacidades muy diferentes a lo que hemos visto antes.”

– Investigador principal Ilias Belharouak, Fellow Corporativo del ORNL

El estudio encontró que las demandas de potencia y rendimiento de las baterías eVTOL impactan negativamente su durabilidad y longevidad. Esto se debe a que mientras las baterías de autos eléctricos se descargan a un ritmo uniforme, las baterías usadas en eVTOL requieren diferentes cantidades de potencia para sus diversas fases de vuelo como ascenso, suspensión y descenso.

“Esto nos obliga a responder preguntas sobre la interacción entre la seguridad de la batería, la vida útil del ciclo y la estabilidad a altas temperaturas, mientras equilibramos la necesidad de ráfagas cortas de alta potencia con reservas de energía para vuelos de mayor alcance.”

– Belharouak

El equipo de investigación desarrolló baterías de ion de litio y luego las probó para las fases de ascenso del eVTOL. También probaron un nuevo electrolito desarrollado por el ORNL, que funcionó mejor, reteniendo más capacidad durante las fases que requieren mayor potencia. El equipo está trabajando actualmente en mejoras adicionales del electrolito y de otros componentes de la batería.

A principios de este año, investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers también informaron su primera evaluación del ciclo de vida de una aeronave totalmente eléctrica de dos asientos disponible comercialmente, la Pipistrel Alpha Electro, y la compararon con su versión alimentada por combustible fósil.

El estudio indicó que después de aproximadamente 1,000 horas de vuelo, la aeronave eléctrica supera a la de combustible fósil en cuanto a reducción del impacto climático. Mientras tanto, la vida útil estimada de la aeronave es de al menos 4,000 horas.

Según el estudio, el desarrollo adicional de baterías será un paso importante para reducir los impactos del ciclo de vida de las aeronaves eléctricas.

El autor principal del estudio, Rickard Arvidsson, señaló el desarrollo constante de baterías de ion de litio y nuevas tecnologías de baterías como las de litio‑azufre, que aún están en fase temprana de desarrollo, para mejorar el rendimiento ambiental de las aeronaves eléctricas y hacerlas preferibles a las alimentadas con combustibles fósiles. 

Impulsado por el papel crítico que juegan las baterías y el creciente número de entregas de aeronaves tanto comerciales como militares, se espera que el tamaño del mercado de baterías para aeronaves crezca de 4,26 mil millones de dólares en 2023 a 11,9 mil millones para 2031. Y a medida que los EVs aéreos ganen más tracción, este tamaño de mercado debería crecer aún más.

Empresas que trabajan para hacer realidad los EVs aéreos

Ahora, revisaremos algunos nombres prominentes en el sector que han estado trabajando en avanzar este campo, que, según el análisis de McKinsey de octubre de 2024, ha estado viendo una desaceleración en la financiación divulgada.

La financiación ha ido disminuyendo desde que alcanzó un pico en 2021 de 6,8 mil millones de euros. Esta financiación cayó a 3,9 mil millones de euros en 2023, lo que se espera sea similar para este año. La caída “llega en un momento particularmente malo” ya que la mayoría de las empresas aún necesitan completar el “desarrollo, prototipado y pruebas requeridos para la certificación de tipo”, lo que necesita entre 1 y 2 mil millones de euros.

Este entorno ya ha comenzado a afectar a las empresas. Así que, echemos un vistazo más profundo a estas compañías;

1. Joby Aviation

La empresa con capitalización de mercado de 3,78 mil millones de dólares desarrolla taxis aéreos eléctricos diseñados para servicio comercial de pasajeros. Sus aeronaves pueden llevar un piloto y hasta cuatro pasajeros, con un alcance máximo de aproximadamente 100 millas y velocidades de hasta 200 mph. Joby ya ha realizado extensas pruebas de vuelo, cubriendo más de 30,000 millas, y ahora está en proceso de establecer una instalación de fabricación para producir estas aeronaves en Dayton, Ohio.

Sus acciones, al momento de escribir, se cotizaban a 5,27 $, con una caída del 2,75 % en lo que va del año. Tiene un EPS (TTM) de -0,49 y un P/E (TTM) de -10,85. Para el segundo trimestre, reportó una pérdida neta de 123 millones de dólares mientras disponía de 825 millones de dólares en efectivo e inversiones a corto plazo. La empresa apunta a obtener un certificado de tipo a finales del próximo año, lo que representa el 37 % del proceso de certificación de la FAA en la etapa cuatro.

La compañía, que tiene asociaciones con Uber y Delta, lanzó recientemente una oferta pública para vender hasta 200 millones de dólares de sus acciones ordinarias. A principios de este mes, Toyota, el mayor accionista externo de Joby Aviation (JOBY ), anunció otra inversión de 500 millones de dólares para apoyar la certificación y producción comercial de su taxi eléctrico.

2. Archer Aviation (ACHR ) 

La empresa con capitalización de mercado de 1,2 mil millones de dólares se centra en la movilidad aérea urbana y está construyendo un taxi aéreo eléctrico llamado Maker. Actualmente está construyendo una instalación en Georgia para apoyar la producción de sus eVTOL Midnight.

Actualmente, sus acciones se cotizan a 3,41 $, con una caída del 44,45 % en lo que va del año. Tiene un EPS (TTM) de -1,2 y un P/E (TTM) de -2,78.

Para el segundo trimestre de 2024, el CEO Adam Goldstein señaló que su libro de pedidos indicativo está cerca de 6 mil millones de dólares, mientras que sus gastos operativos fueron 121,2 millones de dólares y la pérdida neta fue de 106,9 millones. El efectivo y equivalentes de efectivo para el trimestre ascendieron a 360,4 millones de dólares. Al comienzo de la segunda mitad de 2024, Stellantis, la empresa matriz de Chrysler, dijo que invertiría 55 millones de dólares adicionales en Archer Aviation.

3. Lilium  

Esta empresa con capitalización de mercado de 88 millones de dólares está desarrollando un jet eVTOL utilizando tecnología innovadora de empuje vectorial eléctrico ductado. Han logrado avances significativos, incluida la ensambladura de su sistema de propulsión eléctrica, y apuntan a un despliegue comercial, con vuelos iniciales esperados en los próximos años.

Sus acciones se cotizan actualmente a 0,1391 $, con una caída del 88,41 % en lo que va del año. Tiene un EPS (TTM) de -0,16 y un P/E (TTM) de -0,88. En su Carta a los Accionistas del primer trimestre de 2024, Lilium señaló el avance en la producción de sus primeros Lilium Jets, el inicio de la producción de paquetes de baterías y una cartera de pedidos comerciales que supera los 780 aviones.

Recientemente, la garantía de préstamo de 50 millones de dólares de la empresa alemana fue rechazada por el gobierno federal. Posteriormente, la firma de taxis aéreos declaró en una presentación la semana pasada que sus dos principales subsidiarias, Lilium GmbH y Lilium eAircraft GmbH, presentarán una solicitud de insolvencia en los próximos días debido a la imposibilidad de recaudar fondos adicionales suficientes para continuar sus operaciones.

4. Vertical Aerospace  

Con una capitalización de mercado de 109,67 millones de dólares, Vertical Aerospace (EVTL ) ha estado trabajando en la aeronave eVTOL VA-X4, que está diseñada para servicios de taxis aéreos. La empresa se centra en lograr la certificación y ha realizado avances en su programa de pruebas.

Sus acciones, al momento de escribir, se cotizan a 5,74 $, con una caída del 16,57 % en lo que va del año. Tiene un EPS (TTM) de -4,23 y un P/E (TTM) de -1,36. El mes pasado, la empresa anunció una división inversa de acciones 1-por-10 de sus acciones para aumentar el precio de cotización por acción.

Al 30 de junio de 2024, la empresa informó efectivo y equivalentes de efectivo de 84 millones de dólares. Para la primera mitad del año, Vertical tuvo una pérdida operativa de 25 millones de dólares y recibió una subvención del gobierno del Reino Unido de 10 millones de dólares del Aerospace Technology Institute (ATI) para el desarrollo de su propulsor de próxima generación.

5. Surf Air Mobility

Esta es una empresa de 24,53 millones de dólares que opera servicios de vuelo tradicionales además de desarrollar una versión electrificada del Cessna Grand Caravan y planea incorporar trenes de potencia eléctricos e híbridos‑eléctricos a su flota.

Sus acciones han caído un 83,96 % en lo que va del año, cotizando a 1,74 $. Tiene un EPS (TTM) de -88,16 y un P/E (TTM) de -0,02. En agosto, Surf Air Mobility (SRFM ) anunció una división inversa de acciones 1-por-7.

Para el segundo trimestre de 2024, publicó 32,4 millones de dólares en ingresos y una pérdida de EBITDA ajustado de 11,8 millones de dólares. La pérdida neta, mientras tanto, fue de 27 millones de dólares, lo que incluyó inversión en I+D para electrificación y tecnología de software, compensación basada en acciones y costos de transacción.

Conclusión

Así que, como vimos, los vehículos eléctricos aéreos (EVs) están avanzando rápidamente, acercándonos a una era de la aviación más limpia, silenciosa y eficiente. Desde los eVTOL en la movilidad aérea urbana hasta los aviones de pasajeros eléctricos experimentales, estos desarrollos demuestran el potencial de la electrificación en los cielos. 

Aunque persisten desafíos, como la densidad de las baterías y el diseño de las aeronaves, las innovaciones de investigadores y empresas sugieren que la aviación eléctrica podría pronto convertirse en una parte integral del transporte. Y a medida que gobiernos e industrias colaboran para abordar los problemas climáticos, los EVs aéreos también pueden desempeñar un papel fundamental en la reducción de emisiones de carbono y en la transformación de los viajes aéreos hacia un futuro más sostenible.

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