¿Qué es energéticamente más eficiente, un avión o un coche?

Mucha gente me pregunta por la eficiencia energética de los coches cuando los comparamos con los aviones y viceversa. Se pueden hacer los cálculos de forma sencilla. Comencemos por calcular un automóvil con una sola persona en él. ¿Cuánta energía consume un usuario regular al conducir su vehículo? El cálculo es simple aritmética:

Vamos a imaginar que la distancia recorrida por día son 50 km. Cuando hablamos de consumo estamos acostumbrados a decir que tal o cual coche consume 8 litros por cada 100 km por poner un ejemplo, pero para los cálculos que nosotros deseamos realizar es mejor pensar al revés. Estamos hablando de la distancia por unidad de combustible, digamos que nuestro coche puede hacer 12 km por cada litro de combustible que consume (algo menos de 8,5 litros por cada 100 km).

¿Qué pasa con la energía por unidad de combustible (también llamada el poder calorífico o densidad de energía)? En lugar de buscarlo, es más divertido tratar de estimar este tipo de cantidad con un poco de razonamiento deductivo. Los combustibles para automóviles (ya sean diésel o gasolina) son todos hidrocarburos. Dado que hemos estimado la economía del automóvil en kilómetros realizados por unidad de volumen de combustible (litro), necesitamos expresar ahora el valor calorífico como energía por unidad de volumen. 

Para convertir nuestro combustible en "kWh por kg" (energía por unidad de masa) en una energía por unidad de volumen, necesitamos saber la densidad del combustible. Sabemos que los combustibles flotan sobre el agua, por lo que su densidad debe ser un poco menor que la del agua, que es de 1 kg por litro. Si suponemos una densidad de 0,8 kg por litro, obtenemos un poder calorífico de: 8 kWh por kg × 0,8 kg por litro ≈ 7 kWh por litro. El símbolo ≈ significa "es aproximadamente igual a".

El cálculo por medio del razonamiento es aproximado, pero para ser más exactos vamos a tomar el valor real de la gasolina, que es de 10 kWh por litro. Aplicamos la regla del principio para ver que nos sale lo siguiente.

Unos  40 kWh/día es nuestra primera estimación de consumo para el automóvil con un solo conductor. Vamos a hacer ahora los cálculos para el avión. Imaginemos que hacemos un viaje intercontinental en avión cada año. ¿Cuánto gasto de energía es eso? Sigamos haciendo conjeturas. Un Boeing 747-400 con 240.000 litros de combustible transporta a 416 pasajeros alrededor de 14.200 km. Y el poder calorífico del combustible, tal como dijimos anteriormente, es de 10 kWh por litro. Por lo tanto, el costo de energía de un viaje de ida y vuelta a larga distancia en dicho avión, si se divide por igual entre los pasajeros, es

Si realizamos uno de estos viajes cada año, entonces nuestro consumo promedio de energía por día es

14.200 km es una distancia muy grande, de hecho esa distancia es mayor que por ejemplo la que hay entre Londres y Ciudad del Cabo (10.000 km) o Londres a Los Ángeles (9.000 km), así que parece que hemos sobreestimado ligeramente la distancia de un viaje intercontinental de largo alcance típico; pero también hemos sobreestimado la cantidad de pasajeros del avión, por lo que el costo de energía por persona es mayor si el avión no está lleno. Ajustando los cálculos a 10.000 km/14 200 km para obtener una estimación de un viaje a Ciudad del Cabo, y luego de nuevo ajustando 100/80 para hacer que el avión esté lleno al 80%, llegamos a unos más realistas 29 kWh por día. Para facilitar la memorización, vamos a redondear esto hasta los 30 kWh por día.  

Ahora vamos a dejar muy claro lo que esto significa: volar una vez al año tiene un costo de energía ligeramente mayor que dejar un fuego eléctrico de una placa vitrocerámica de 1 kW encendido, sin parar, las 24 horas del día, todo el año. ¿Parece mucho? ...pues conducir es bastante más 40/30 = 1,33, o lo que es lo mismo, un 33% más. En las pilas de colores que se muestran aquí, se puede ver la comparativa del avión con el coche y con la producción de energía renovable como la eólica.  

Cuando la gente conoce estos datos suelen preguntar cosas como "¿los viajes en avión consumirían mucha menos energía si viajáramos en aviones más lentos?" La respuesta es no: a diferencia de los vehículos con ruedas, que pueden ser más eficientes cuanto más lentos van, los aviones ya están casi al borde del máximo de la eficiencia posible. Los aviones inevitablemente tienen que usar energía por dos razones fundamentales de las que ya hemos hablado aquí: tienen que impulsar el aire hacia abajo para mantenerse en vuelo, y necesitan energía para vencer la resistencia del aire. 

Aunque existen muchos proyectos nuevos para refinar los aviones en cuanto a consumos, ningún rediseño de un avión va a mejorar radicalmente su eficiencia. ¿Una mejora del 10%? Sí, posiblemente. ¿Doblar la eficiencia? Los expertos no creen que eso sea posible. Debajo se puede ver una tabla comparativa que ilustra la eficiencia del transporte aéreo en comparación con los coches.

Otros conceptos erróneos: ¿No son los aviones turbohélice mucho más eficientes en el consumo de energía? No. Por ejemplo, el "comfortablely greener" Bombardier Q400 NextGen, "el turbohélice más avanzado tecnológicamente del mundo", según sus fabricantes, utiliza 3.81 litros por cada 100 pasajeros-km (a una velocidad de crucero de 667 km/h), que es un costo de energía de 38 kWh por 100 p-km. El 747 completo tiene un costo de energía de 42 kWh por 100 p-km. Ambos aviones son dos veces más eficientes en combustible que un coche con un solo ocupante.