Estudio de viabilidad: oxicombustión con producción de oxígeno embarcada en aviación general

Abstract

[ES] El sector del transporte deberá adaptarse a un futuro con cero emisiones de gases contaminantes y de efecto invernadero. La aviación general, como el resto de aviación, también está inmersa en este gran desafío. Existen múltiples tecnologías en desarrollo que buscan disminuir los efectos contaminantes, como la combustión con hidrógeno, las pilas de combustible, la propulsión eléctrica con baterías o el uso de biocombustibles. Algunas de estas técnicas eliminan únicamente la generación de dióxido de carbono. Otras, como las baterías eléctricas, son completamen- tente limpias pero conllevan otros problemas como la densidad energética reducida que penaliza el alcance y autonomía. Frente a esta problemática, se desarrolla la tecnología de oxicombustión con generación de oxígeno embarcada y captura de dióxido de carbono. Mediante esta, los gases de la combustión, libres de nitrógeno evitan la emisión de sus óxidos contaminantes mientras que el dióxido de carbono es sencillo de capturar. En este trabajo se presenta un estudio de viabilidad de una planta propulsiva de oxicombustión con captura de dióxido de carbono en una aeronave representativa de la aviación general como es la Piper Cherokee. Para analizar la viabilidad se calculará el alcance y actuaciones comparando con otras plantas propulsivas e incluso con el propio motor de oxicombustión reducido en potencia y peso. La tecnología de oxicombustión resulta ser competitiva, con un alcance de hasta 2150 km, viendo reducida su capacidad cuando se añade la captura de CO2 cuyo alcance es de 1560 km. Según los resultados analizados, esta puede ser una alternativa interesante presentando unas actuaciones intermedias entre la combustión convencional y el motor eléctrico con un alcance que en ningún caso supera los 500 km.

[EN] The transport sector must adapt to a future without polluting emissions and greenhouse gases. The general aviation, like the rest of aviation, is also immersed in this great challenge. There are multiple technologies under development with the aim of reducing polluting e ects, such as hydrogen combustion, fuel cells, electric propulsion with batteries or the biofuels. Some of these only avoid the generation of carbon dioxide. Others, such as electric batteries, are completely clean but have other problems such as reduced energy density that penalizes range and autonomy. In order to solve these problems, the oxy-fuel technology with on-board oxygen generation and carbon dioxide capture is developed. The nitrogen-free combustion gases avoid the emission of polluting oxides while carbon dioxide is easy to capture. This paper presents a study of oxy-fuel propulsion plant with carbon dioxide capture in a general aviation aircraft such as the Piper Cherokee. To analyze the viability, the range and performance will be calculated and compared with other propulsive plants and even with the oxy-fuel engine itself, reduced in power and weight. Oxy-fuel technology turns out to be competitive, with a range up to 2150 km. With the CO2 capture, its capacity is reduced to a 1560 km range. According to the results analyzed, this may be an interesting alternative with intermediate performances between conventional combustion and the electric motor with a range that in no case exceeds 500 km.