En diciembre de 2020, Safran, Airbus y ArianeGroup se unieron en un proyecto de investigación conjunto llamado HyPERION, con el apoyo del Programa de Inversiones para el Futuro (PIA) del gobierno francés. El objetivo de HyPERION (el nombre del proyecto es el acrónimo francés de hidrógeno para propulsión de aviación ambientalmente responsable) era explorar soluciones técnicas de propulsión de hidrógeno seguras y eficientes que pudieran ofrecer una alternativa al combustible fósil para la aviación comercial del futuro.
Hasta ahora HyPERION permitió avances significativos en la definición de sistemas de propulsión de hidrógeno para aeronaves comerciales y, sobre todo, en la identificación de las distintas tecnologías que aún quedan por desarrollar.
El estudio abarcó todo el proceso desde la salida del combustible de los tanques hasta la expulsión de los gases quemados. La definición del circuito de distribución se basó en gran medida en la experiencia de ArianeGroup sobre el comportamiento del combustible en los lanzadores espaciales Ariane. La tecnología consiste en que el hidrógeno se almacena como líquido y luego se acondiciona para que alcance una temperatura y presión óptimas en los motores.
En todo este tiempo se llevaron a cabo varios programas de prueba en el marco del proyecto, como ser las pruebas de combustión de hidrógeno, realizadas en estrecha colaboración con el laboratorio aeroespacial francés ONERA; pruebas de compatibilidad en los materiales metálicos y las pruebas en un primer sistema de acondicionamiento de hidrógeno (control de presión y temperatura).
El pasado 12 de mayo, en las instalaciones de ensayos que ArianeGroup tiene en Vernon, se llevó a cabo con éxito una prueba conceptual de un sistema de acondicionamiento de hidrógeno para alimentar una turbina de gas aeronáutica; este primer experimento fue posible gracias a la reutilización de equipos (bomba eléctrica, generador de gas, intercambiadores) inicialmente diseñados para aplicaciones espaciales. Esta demostración fue el primer paso para expandir las tecnologías espaciales de ArianeGroup a las aplicaciones aeronáuticas.
HyPERION se benefició de la combinación única de los conocimientos técnicos de las empresas que reúne: Airbus, Safran, y la aeroespacial ArianeGroup. Por ejemplo, la empresa conjunta Airbus-Safran, es la única compañía industrial europea con experiencia en tecnología de propulsión de hidrógeno líquido para el sector espacial, lo que las ha llevado a contribuir decisivamente con Ariane el constructor de vectores lanzadores espaciales.
El proyecto HyPERION está recibiendo apoyo del Gobierno francés a través de la DGAC (Dirección General de Aviación Civil) y forma parte del Programa de Inversiones para el Futuro (PIA) que complementan otras iniciativas de Airbus, ArianeGroup y Safran para reducir la huella de carbono del transporte aéreo.
La energía no propulsiva
Técnicos de mantenimiento de Airbus UpNext han lanzado un nuevo programa de demostración para explorar, tanto en tierra como en vuelo, una nueva arquitectura para la generación de energía no propulsiva mediante el uso de pilas de combustible de hidrógeno. Esto se ha podido observar en el diseño de un innovador APU (unidad de energía auxiliar que proporciona energía para impulsar una serie de funciones no propulsoras de la aeronave, como aire acondicionado, iluminación a bordo y energía eléctrica para aviónica cuando la aeronave está en tierra) que suele funcionar con combustible fósil (JET), y que ahora, gracias a la nueva tecnología se alimentará de energía a partir de una pila de combustible de hidrógeno que generarán la electricidad necesaria para cumplir con sus importantes funciones en tierra. Conocido como HyPower, el demostrador de celdas de combustible de hidrógeno también tiene como objetivo reducir las emisiones de CO2, óxidos de nitrógeno (NOx) y los niveles de ruido asociados con una APU tradicional.
Las nuevas características de diseño y las técnicas de integración también contribuirán a madurar la seguridad y las operaciones de los futuros aviones propulsados por hidrógeno y demostrarán el funcionamiento estable de una pila de combustible en vuelo, incluido su reinicio.
Semiconductores para ahorrar energía
En materia de innovaciones, no se puede dejar de lado que Airbus y STMicroelectronics, líder mundial en semiconductores, firmaron un acuerdo para cooperar en investigación y desarrollo de electrónica de potencia para respaldar una energía más eficiente, liviana, electrónica y esencial para los futuros aviones de propulsión híbrida y vehículos aéreos urbanos completamente eléctricos.
La colaboración se basa en las evaluaciones ya realizadas por ambas compañías para explorar los beneficios de los materiales semiconductores de lo que se denomina “banda prohibida ancha” para la electrificación de aeronaves. Los semiconductores de banda prohibida ancha como el carburo de silicio (SiC) y el nitruro de galio (GaN) tienen propiedades eléctricas superiores en comparación con los semiconductores tradicionales como el silicio, lo cual permite el desarrollo de dispositivos y sistemas electrónicos de alto rendimiento más pequeños, livianos y eficientes, particularmente en aplicaciones que requieren operaciones de alta potencia, alta frecuencia o alta temperatura.
La cooperación se centrará en el desarrollo de dispositivos, paquetes y módulos de SiC y GaN adaptados a las aplicaciones aeroespaciales de Airbus. Las empresas evaluarán estos componentes mediante la realización de investigaciones y pruebas avanzadas en demostradores, como unidades de control de motores eléctricos, convertidores de potencia de alto y bajo voltaje y sistemas inalámbricos de transferencia de energía.
Todas estas nuevas tecnologías en danza dentro de Airbus desde hace tiempo, forman parte de las innovaciones que el constructor europeo de aviones está presentando en el París Air Show 2023. La aviación sigue mostrando que el futuro del vuelo será más eficiente y cuidadoso del ambiente, y más allá de lo que incida en el cambio climático, será de beneficio para bajar costos en la movilidad de las personas y productos en el espacio aéreo.