Motores de hidrogeno para aviones

Coche de hidrógeno

El hidrógeno es una alternativa sostenible a los viajes aéreos con queroseno porque no hay emisiones de CO₂. Pero el hidrógeno también está asociado a retos y riesgos, como el peligro de explosión. El Dr. Ivan Langella, científico de la Universidad Técnica de Delft, pretende utilizar modelos matemáticos, simulaciones computacionales de alta fidelidad y experimentos para desarrollar un motor de hidrógeno sin emisiones que permita a los aviones volar de forma segura y eficiente.

Aunque el coronavirus ha dejado en tierra a muchas aeronaves, la aviación se desarrolla a gran velocidad entre bastidores. La sostenibilidad es una de las principales razones por las que esto ocurre. En la actualidad, la aviación representa alrededor del tres por ciento de las emisiones mundiales de CO₂, pero con la falta de fuentes alternativas esta cifra podría ascender a una cuarta parte de las emisiones mundiales en las próximas 3 décadas. Y esto sin incluir las emisiones peligrosas como los óxidos nítricos. Por tanto, hay mucho margen de progreso en la industria de la aviación en lo que respecta a la sostenibilidad, afirma Ivan Langella, profesor adjunto de Propulsión Sostenible de Aeronaves. “Los actuales motores de aviación alimentados con queroseno provocan altos niveles de emisiones de CO₂ y de contaminación. Si queremos combatir aún más el cambio climático, la aviación tendrá que ser mucho más limpia, sobre todo si se tiene en cuenta el número cada vez mayor de movimientos de vuelo”. Una de las soluciones que podría marcar la diferencia es el uso del hidrógeno. Esto se debe a que la combustión del hidrógeno no libera ningún tipo de carbono”.

  Aviones en el cielo hoy

Motor de hidrógeno de Rolls-royce

El hidrógeno como fuente de energía desempeñará un papel fundamental en la transformación de la aviación en un sistema de cero emisiones de carbono/clima neutro en las próximas décadas.  Las innovaciones novedosas y disruptivas en aeronaves, motores aéreos y sistemas, en combinación con las tecnologías del hidrógeno, pueden ayudar a reducir el efecto de calentamiento global de los vuelos entre un 50 y un 90%. Además, estas innovaciones pueden ayudar a cumplir los objetivos de reducción drástica de las emisiones de la aviación establecidos en el Green Deal de la UE.

El estudio ha concluido que el hidrógeno -como fuente de energía primaria para la propulsión, ya sea para las pilas de combustible, la combustión directa en motores térmicos (turbinas de gas) o como bloque de construcción para los combustibles líquidos sintéticos- podría alimentar de forma viable las aeronaves que entren en servicio en 2035 para los aviones de corto alcance. Con un coste inferior a 18 euros [20 dólares] adicionales por persona en un vuelo de corto alcance, y reduciendo el impacto climático entre un 50 y un 90%, el hidrógeno podría desempeñar un papel fundamental en la futura combinación de tecnologías de aviación y propulsión.

Esta innovación disruptiva requerirá una importante labor de investigación y desarrollo de aeronaves, un mayor desarrollo de la tecnología de las pilas de combustible y de los depósitos de hidrógeno líquido, así como una inversión en la infraestructura de flotas y de hidrógeno y en la normativa y las normas de certificación correspondientes para garantizar que los aviones impulsados por hidrógeno puedan surcar los cielos de forma segura, fiable y económica. Los expertos del sector prevén que se necesitarán entre 10 y 15 años para lograr estos importantes avances, por lo que la investigación debe comenzar ya. El estudio estima que el primer demostrador de corto alcance propulsado por hidrógeno podría desarrollarse en 2028 si se realizan suficientes inversiones en I+D.

  Aviones quietos en el aire

Empresas de aviones de hidrógeno

Más que producir abono para los agricultores, el lugar era probablemente el mayor productor mundial de hidrógeno líquido, que se necesitaba para una cosa: el Proyecto Suntan. Este era el nombre en clave del proyecto “más allá del alto secreto” para construir el sustituto del avión espía Lockheed U-2, que comenzó en 1956.

El Lockheed CL-400 Suntan se parecía más a un avión espacial, o a un Thunderbird, que a un avión espía. Dirigido por el genial diseñador de Lockheed y fundador de Skunk Works, Kelly Johnson, la máquina voladora, parecida a un dardo, debía volar a Mach 2,5 a 30.000 metros de altura, con una temperatura de la piel de 177ºC (350ºF), tener una autonomía de 4.800km (3.000 millas) y estar propulsada por hidrógeno líquido, es decir, hidrógeno enfriado a temperaturas criogénicas de unos -423ºF (-253C). Skunk Works, con sede en Burbank (California), era una empresa dentro de otra empresa, libre de la habitual supervisión corporativa.

Los ingenieros creían estar en una “carrera del hidrógeno” contra los soviéticos después de que los vuelos U-2 sobre la Unión Soviética detectaran la construcción de plantas de hidrógeno líquido. Los estadounidenses se convencieron de que los soviéticos estaban desarrollando su propio avión espacial/espía, o un interceptor de alto vuelo y alta velocidad para derribar el U-2. La verdadera motivación soviética quedó clara en 1957, cuando se lanzó el Sputnik sobre un cohete impulsado por hidrógeno líquido.

Pila de combustible de hidrógeno de Rolls-royce

La empresa, con sede en California pero con la mayoría de sus empleados en el Reino Unido, almacenará el combustible en tanques a presión como un gas, en lugar de congelarlo en un líquido, que es más denso energéticamente pero difícil de almacenar.

  Aviones de antes y ahora

Los primeros motores de ZeroAvia se instalarán en aviones de entre nueve y 19 plazas para 2024. ZeroAvia espera instalar los dispositivos en aviones turbohélice de entre 40 y 90 pasajeros en 2026, y en aviones regionales más grandes en 2028.

Las empresas de mayor tamaño están cubriendo sus apuestas, desarrollando soluciones alimentadas por baterías, modificando los motores de los aviones para que quemen hidrógeno directamente y explorando opciones híbridas-eléctricas para maximizar la eficiencia de las turbinas existentes.

También están desarrollando combustible a partir de residuos y productos vegetales para que actúe como un parche de bajas emisiones de carbono mientras se inventan otras tecnologías, aunque este combustible de aviación sostenible es actualmente cinco veces más caro que el combustible para aviones.

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