El auge de los vuelos de hidrógeno

El auge de los vuelos de hidrógeno

En el esfuerzo continuo para que los aviones de pasajeros usen combustibles más limpios y bajos en carbono, los ingenieros han explorado, en los últimos años, una amplia variedad de vías tecnológicas: desde el refinamiento de la tecnología de turbinas existente, hasta el desarrollo de nuevos combustibles sostenibles e incluso la aplicación de híbridos o sistemas de baterías eléctricas. Pero el año pasado, cuando un sector impactado por los estragos del COVID-19 contemplaba su futuro, el equilibrio de poder se inclinó firmemente a favor de un portador de energía que se considera un componente cada vez más importante de nuestra combinación energética futura: el hidrógeno, según publica en su edición de enero el magazine The Engineer.

Si bien el interés por el hidrógeno ha ido creciendo durante algún tiempo, la señal más llamativa de su ascenso se produjo en septiembre de 2020, cuando Airbus, el mayor fabricante de aviones del mundo, anunció que los sistemas de propulsión alimentados con hidrógeno serían el centro de un ambicioso plan para introducir nuevos aviones comerciales de cero emisiones para 2035.

En una declaración de intenciones que acaparó los titulares, el gigante aeroespacial dio a conocer conceptos para tres aviones de pasajeros propulsados por combustión de hidrógeno que ofrecen una idea de cómo podría ser este futuro.

Con el nombre en clavede v ‘ZEROe’, los tres conceptos incluyen un diseño de turborreactor destinado al segmento de 2000 millas náuticas y 120-200 pasajeros; un concepto de turbohélice más pequeño para vuelos de alrededor de 1000 millas náuticas; y, lo más sorprendente de todo, un avión de alas mixtas de aspecto futurista que muestra cómo la búsqueda de una aviación baja en carbono podría marcar el comienzo de una revolución en el diseño de la estructura de los aviones.

Durante la presentación en línea de los aviones, la directora de tecnología de Airbus, Grazia Vittadini, dijo que si bien la compañía sigue interesada en varias tecnologías bajas en carbono, el hidrógeno se perfila ahora como la ruta más prometedora hacia la aviación con cero emisiones. De hecho, gracias a su convincente densidad de energía, podría- afirmó-, representar en última instancia hasta el 50 por ciento de la descarbonización de la aviación civil. “El hidrógeno tiene el mismo nivel de energía que el querosene y genera el mismo tipo de rango y rendimiento con un tercio del peso”, dijo.

La trampa, por supuesto, está en el volumen. De hecho, en condiciones isoenergéticas, el volumen del hidrógeno es cuatro veces mayor que el del querosene. Y como explicó Vittadini, esto significa que uno de los grandes desafíos que tenemos por delante es el diseño y la integración del tanque.

Aún no se ha decidido exactamente cómo se superará esto, pero los tres conceptos de Airbus ofrecen algunas sugerencias sobre cómo podría lograrse: con los conceptos de turbohélice y turbofán dejando a un lado la sección de popa del fuselaje para el almacenamiento de combustible, mientras que el concepto de ala ilustra cómo los futuros diseños de fuselajes podrían evolucionar en torno a este requisito.

Otro componente fundamental que será necesario eliminar riesgos y estudiar, dijo Vittadini, es la criogenia de hidrógeno. “El hidrógeno es un gas y se convierte en líquido a -253 ° C”, dijo, “por lo que será clave llevar el hidrógeno a esa temperatura y mantenerlo allí durante todas las fases del vuelo”. Estos desafíos y otros ya están bajo investigación, dijo, y agregó que Airbus apunta a tener resultados iniciales de un demostrador de cero emisiones en algún momento de este año. Según el vicepresidente de ingeniería de la empresa, Jean-Brice Dumont, pasarán de tres a cinco años antes de que la empresa se decida por el posible candidato.

Fundamentalmente, el voto de confianza de Airbus en el elemento más abundante de nuestro planeta refleja una visión de fortalecimiento en todo el sector. El profesor Iain Gray, director de aeroespacial de la Universidad de Cranfield y veterano de la industria aeroespacial del Reino Unido, dijo recientemente a The Engineer que cada vez más ve al hidrógeno como el principal competidor: “Soy un gran creyente en el hidrógeno, creo que ha llegado su momento en la industria aeroespacial y Airbus han hecho ese firme compromiso”, dijo.

El hidrógeno también tiene algunas ventajas claras sobre las baterías en lo que respecta a la aviación, dijo, algo confirmado por la decisión del año pasado de cancelar E-Fan X, el proyecto conjunto de aviones eléctricos híbridos Airbus / Rolls-Royce. “Creo que una conclusión útil a la que llegó Airbus fue que demostró que las baterías y la batería eléctrica no serían la solución a largo plazo para el tipo de producto de reemplazo del A320”, dijo. “Creo que fue un paso valiente cancelarlo cuando lo hicieron, pero pensándolo bien, probablemente fue el momento adecuado para sacar conclusiones positivas y pasar al hidrógeno”. Glenn Llewellyn, vicepresidente de Airbus para aviones de emisión cero, está de acuerdo en que el hidrógeno parece haber ocupado ahora su lugar en la cima del orden jerárquico de bajas emisiones de carbono. “Necesitamos un portador de energía que pueda crearse utilizando energía renovable y luego transportarse a bordo de un avión”, dijo. “Nuestra experiencia con las baterías nos muestra que la tecnología de las baterías no avanza al ritmo que queremos, y aquí es donde entra el hidrógeno, tiene varias veces más energía por kilogramo que las baterías actuales”.

Mientras que los ambiciosos planes de Airbus están a varios años de concretarse, la distinción de ser la primera empresa en poner en el aire un avión de pasajeros de hidrógeno, a escala comercial, es para una de las estrellas emergentes del sector: la startup estadounidense, ZeroAvia. A fines del verano pasado, en lo que ha sido aclamado como un momento histórico para los vuelos con bajas emisiones de carbono, un avión Piper M-Class modificado de seis plazas, impulsado por un tren motriz de celda de combustible de hidrógeno (que combina oxígeno del aire con hidrógeno de los tanques para agua y electricidad) entró en la historia de la aviación cuando se elevó por encima de la base de I + D de la empresa en el aeropuerto de Cranfield, en el Reino Unido. El vuelo se realizó como parte del proyecto HyFlyer, una iniciativa financiada por el Instituto de Tecnología Aeroespacial (ATI) destinada a demostrar la tecnología de tren motriz con bajas emisiones de carbono para aviones de hélice. Liderado por ZeroAvia , el proyecto también involucra al especialista en celdas de combustible del Reino Unido Intelligent Energy y al Centro Europeo de Energía Marina (EMEC), que ha desarrollado un sistema de reabastecimiento de hidrógeno verde para la aeronave.

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