El hidrógeno es una de las tecnologías más prometedoras para reducir el impacto climático de la aviación. Cuando se genera a partir de fuentes de energía renovables, no emite CO2. Este combustible entrega alrededor de tres veces la energía por unidad de masa del combustible convencional para aviones y más de 100 veces la de las baterías de iones de litio, lo cual hace que sea muy adecuado para propulsar aviones.
El almacenamiento de hidrógeno a bordo de un avión plantea varios desafíos. El hidrógeno puede proporcionar más energía en masa que el combustible de queroseno para aviación, pero brinda menos energía en relación a su volumen. A presión atmosférica y temperatura ambiente normales, necesitaría aproximadamente 3.000 litros de hidrógeno gaseoso para lograr la misma cantidad de energía que un litro de combustible de queroseno, lo cual hace que no sea factible para la aviación.
Entre las alternativas, se podría presurizar el hidrógeno a 700 bares, un enfoque utilizado en el sector automotriz. En nuestro ejemplo, esto reduciría los 3.000 litros a solo 6, es decir que sería una gran mejora, sin embargo, el peso y el volumen son fundamentales para los aviones. Para ir más allá, podemos bajar la temperatura a -253 °C. Es entonces cuando el hidrógeno se transforma de gas a líquido, aumentando aún más su densidad de energía. Volviendo a nuestro ejemplo, 4 litros de hidrógeno líquido serían el equivalente a 1 litro de combustible para aviones estándar.
Requisitos para los tanques de almacenamiento de hidrógeno
Mantener una temperatura tan baja requiere tanques de almacenamiento muy específicos. Actualmente constan de un tanque interior y exterior con una cámara de vacío entre ambos, y un material específico, como el aislamiento térmico multicapa (Multi-Layer Insulation) para minimizar la transferencia de calor por radiación.
Los tanques de almacenamiento de hidrógeno líquido criogénico no so
n nuevos, ya se utilizan en varias industrias, incluida la aeroespacial, lo que da una buena idea de los desafíos involucrados. La participación de Airbus en Ariane, por ejemplo, ayudó a adquirir conocimientos sobre la instalación de sistemas, las pruebas criogénicas y la gestión del derrame de combustible, además de conocimiento para construir el propio tanque interior.
Más allá de algunas sinergias entre los vuelos espaciales y la aviación, existen importantes diferencias, entre ellas están los requisitos de seguridad de los lanzadores espaciales que, en el caso de los tanques de almacenamiento de hidrógeno para aviones comerciales, tendrían que soportar unos 20.000 despegues y aterrizajes manteniendo durante mucho más tiempo el hidrógeno en estado líquido.
I + D son cruciales para un vuelo sin emisiones
Varias nuevas instalaciones de investigación y desarrollo (I+D) en Europa han comenzado recientemente a trabajar en tanques de almacenamiento de hidrógeno líquido para el avión concepto ZEROe. A corto plazo, es probable que los tanques de hidrógeno líquido para vuelos comerciales sean metálicos. Este enfoque será aplicado por los Centros de Desarrollo de Emisiones Cero (ZEDC) en Nantes, en Francia y Bremen, en el norte de Alemania. Sin embargo, a largo plazo, los tanques hechos de materiales compuestos pueden ser más livianos y de fabricación más económica. Airbus acelerará el desarrollo de este enfoque en su nueva Zero Emission Development Centre (ZEDC) situada en España y en su centro de investigación de compuestos en Stade, Alemania.
Se espera que todos los ZEDC estén completamente operativos y listos para las pruebas en tierra con el primer tanque de hidrógeno criogénico completamente funcional durante 2023, y con las pruebas de vuelo a partir de 2025.
Fuente: Airbus
