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El motor
Hoy día 30 de noviembre se ha celebrado el primer día del Airbus Summit 2022, durante el que se han presentado distintas novedades sobre los desarrollos de la compañía.
Posiblemente el más llamativo ha sido la presentación de su motor eléctrico alimentado por pila de hidrógeno, y todo el ecosistema que trae consigo.
El sistema de propulsión se está considerando como una de las posibles soluciones para equipar su avión de cero emisiones que preveen que entrará en servicio en 2035.
Airbus comenzará las pruebas en tierra y en vuelo de esta arquitectura de motor de pila de combustible a bordo de su avión de demostración ZEROe a mediados de ésta década. El avión de prueba de vuelo A380 MSN1 para nuevas tecnologías de hidrógeno se está modificando actualmente para transportar tanques de hidrógeno líquido y sus sistemas de distribución asociados.
Las celdas de combustible son una solución potencial para ayudarnos a lograr nuestra ambición de cero emisiones y estamos enfocados en desarrollar y probar esta tecnología para comprender si es factible y viable para la entrada en servicio de un avión de cero emisiones en 2035. A escala, y si se alcanzaron los objetivos tecnológicos, los motores de pila de combustible podrían impulsar un avión de cien pasajeros con un alcance de aproximadamente 1000 millas náuticas. Al continuar invirtiendo en esta tecnología, nos brindamos opciones adicionales que informarán nuestras decisiones sobre la arquitectura de nuestro futuro avión ZEROe, cuyo desarrollo pretendemos lanzar en el período 2027-2028.
Glenn Llewellyn, VP Zero-Emission Aircraft, Airbus
El avión en el que se ensayará
El avión en el que se ensayará no nos es del todo desconocido. Es el mismo A380 que ya presentáramos, que va a servir como banco de ensayos para la tecnología que rodea al hidrógeno, desde el motor a los depósitos criogénicos.
El A380 fue la elección obvia como banco de ensayos. Tiene mucho espacio interno y es sencillo acomodar no solo los nuevos sistemas, sino todos los asociados con los ensayos en vuelo. Además, el MSN001 ya tiene de por sí mucha instrumentación de ensayos en vuelo ya instalada y lista.
La instalación en el costado trasero del motor permite que al motor el aire le llegue «limpio», sin perturbaciones previas, y se espera que el flujo aguas abajo del motor y su hélice no causen problemas de control ni interferencias con la cola.
Estructuralmente, habrá que reforzar dos cuadernas y todo el espacio comprendido entre ellas, para la instalación del soporte extra para ensayar motores.
Tanto los depósitos de hidrógeno como las líneas de suministro del motor estarán aisladas del resto del fuselaje mediante una campana parabólica de 10m de largo y 4 de ancho, que se fabricará en fibra de carbono en Nantes. Esta campana no estará presurizada, siendo su presión la misma que la presión atmosférica que haya fuera del avión, y aislará todas las rutas de suministro de hidrógeno del resto del avión.
Los depósitos criogénicos
Además, Airbus se adelantaba en un día al Airbus Summit hablando ayer de los depósitos criogénicos necesarios para este tipo de propulsión.
Estos depósitos almacenan el hidrógeno a -253ºC y nada tienen que ver con los actuales para queroseno. Su forma debe ser, idealmente, esférica, o al menos cilíndrica con casquetes hemiesféricos en sus exremos. Airbus no solo debe ensayar su fabricación y funcionamiento, sino que su uso le obligará a replantearse totalmente su ubicación. Actualmente el combustible viaja en las alas. En los aviones de ensayos viajará cerca de la sección 19, la que sujeta el empenaje. Pero en los aviones de producción podría ir ubicado en la parte trasera del fuselaje, a lo largo de los largueros del ala, en depósitos subalares o en forma de espina dorsal a lo largo del avión. ¡No hay nada definido y es un nuevo reto a solucionar desde cero!
La pila de hidrógeno
El santo grial de la propulsión es proporcionar energía a los motores sin emisiones. Uno de los candidatos más prometedores es la pila de combustible de hidrógeno. Básicamente consiste en realizar la reacción de oxidación del hidrógeno pero sin combustión, obteniendo así la energía en forma de corriente eléctrica en lugar de calor. Al utilizar hidrógeno como combustible, en lugar de un hidrocarburo, el resultado de su oxidación es tan sólo de agua, en lugar de dióxido de carbono y agua, que darían los hidrocarburos.
Las pilas de combustible no son nuevas, llevan entre nosotros desde 1838, cuando fueron inventadas por Sir William Grove. El primer avión de pila de hidrógeno voló en Ocaña en 2008. El reto es múltiple: producir hidrógeno a escala industrial, hacer que la alimentación de motor con hidrógeno sea segura, lograr un ecosistema de producción, distribución, almacenamiento y suministro de hidrógeno… en definitiva, llevar a una escala industrial lo que se ha demostrado que es viable a escala de ensayo. Por ello Airbus se está concentrando en el desarrollo de estas céldas, que apiladas dan la potencia necesaria, de pila de hidrógeno.
Hidrógeno en los aeropuertos
Pero la apuesta de Airbus no se limita sólo a los aviones, y pretende llevar el hidrógeno a todo el aeropuerto y sus vehículos auxiliares. Además, el hacerlo a pequeña escala le sirve ya como ensayo de lo que puede ser la gestión de hidrógeno a más grande escala.
Airbus ha firmado un acuerdo de asociación con HyPort, una empresa conjunta entre ENGIE Solutions y la Agencia Regional para la Energía y el Clima en Occitania (AREC), líder en el desarrollo de hidrógeno verde en Francia, para apoyar el desarrollo de uno de los primeros aeropuertos «de hidrógeno»del mundo, con estaciones de producción y distribución de hidrógeno. La construcción de la estación de hidrógeno en el aeropuerto de Toulouse-Blagnac se completó a principios de este año y los sistemas de producción, almacenamiento y distribución se encuentran actualmente en las pruebas finales.
La estación, que está prevista que entre en servicio a principios de 2023, tendrá una capacidad para producir alrededor de 400 kg de hidrógeno por día, lo que brindará la posibilidad de alimentar a unos 50 vehículos de transporte terrestre.
Airbus está trabajando con HyPort para poner en marcha un plan de despliegue para la expansión de estas operaciones.
La asociación también permitirá preparar un plan que describa los requisitos y brinde orientación sobre la seguridad de las operaciones, el cumplimiento normativo, la aceptación social, así como la inversión financiera necesaria para el uso generalizado de hidrógeno en los aeropuertos.
Nuestra participación en HyPort demuestra el progreso tangible que está logrando Airbus en su viaje para asegurar los futuros ecosistemas energéticos del mañana. El uso de hidrógeno para descarbonizar todo el transporte terrestre asociado al aeropuerto en el período de 2020 a 2030 allanará el camino para la disponibilidad de hidrógeno para aviones de cero emisiones para 2035.
Karine Guenan, VP ZEROe Ecosystem, Airbus
Ariane, el aliado de Airbus para aprender a gestionar una aeronave con hidrógeno
El sector que más experiencia tiene en la gestión del hidrógeno como combustible, es el espacial. Así pues es totalmente lógico y esperable que Airbus haya encontrado su aliado en Ariane Group, que lleva más de 40 años utilizando el hidrógeno como combustible en sus lanzadores.
Airbus y ArianeGroup, una empresa conjunta propiedad a partes iguales de Airbus y Safran, y líder mundial en tecnologías de propulsión espacial, trabajarán juntos para construir la primera instalación de reabastecimiento de hidrógeno líquido para aviones ZEROe en el aeropuerto de Toulouse-Blagnac. La estación estará operativa en 2025.
ArianeGroup diseñará, producirá y respaldará las operaciones del sistema de abastecimiento de hidrógeno líquido necesario para el demostrador ZEROe de Airbus mientras se embarca en su campaña de pruebas en tierra y en vuelo, que comenzará a mediados de esta década.
La elección de Airbus como socio es un voto de confianza, que reconoce medio siglo de experiencia en hidrógeno líquido para la propulsión de cohetes Ariane. Estamos orgullosos de trabajar con Airbus en estos primeros pasos hacia aviones propulsados por hidrógeno líquido. La aviación y el espacio son dos industrias pioneras. Unir nuestra experiencia es nuestra responsabilidad para enfrentar los desafíos del mañana. ArianeGroup, con sus habilidades y conocimientos únicos en el almacenamiento, prueba y uso de hidrógeno líquido, permite que nuevos sectores industriales en Europa aceleren su transición energética.
André-Hubert Roussel, CEO de ArianeGroup
Muchas de las tecnologías requeridas para un avión de cero emisiones ya están disponibles en otras industrias, y el manejo de hidrógeno líquido no es una excepción. Prepararnos para la entrada en servicio de un avión de cero emisiones en 2035 significa que debemos madurar todas las tecnologías requeridas en paralelo. Al asociarnos con ArianeGroup, aprovecharemos la reconocida experiencia en hidrógeno y otras tecnologías espaciales relevantes en la búsqueda de esta meta.
Sabine Klauke, directora técnica de Airbus
Podéis ver el Airbus Summit Day 1 en Youtube