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H2FLY completa el primer vuelo tripulado de un avión propulsado por hidrógeno líquido.

Avión HY4 de H2Fly

El avión demostrador de hidrógeno-eléctrico ‘HY4’ despegó de Maribor, Eslovenia, y tuvo un funcionamiento seguro y eficiente durante múltiples pruebas de vuelo. El avión utiliza hidrógeno líquido para alimentar un sistema de células de combustible hidrógeno-eléctrico que propulsó el avión durante todo el vuelo. El vuelo sienta las bases para un vuelo de largo alcance sin emisiones, ya que el hidrógeno líquido duplica el alcance del avión HY4 a 1.500 km en comparación con el uso de hidrógeno gaseoso.

H2FLY, la empresa con sede en Stuttgart, Alemania, desarrolladora de sistemas de propulsión hidrógeno-eléctrico para aviones, anunció el 7 de septiembre que ha completado con éxito el primer vuelo tripulado del mundo de un avión eléctrico propulsado por hidrógeno líquido.

El equipo de H2FLY ha completado cuatro vuelos propulsados por hidrógeno líquido como parte de su campaña de pruebas de vuelo, incluido un vuelo que duró más de tres horas. Los vuelos se realizaron con el avión demostrador HY4 de H2FLY, equipado con un sistema de propulsión de células de combustible hidrógeno-eléctrico y hidrógeno líquido almacenado criogénicamente.

Los resultados de los vuelos de prueba indican que el uso de hidrógeno líquido en lugar de hidrógeno gaseoso duplicará el alcance máximo del avión HY4 de 750 km a 1.500 km, marcando un paso crítico hacia la realización de vuelos comerciales de medio y largo alcance sin emisiones.

Este logro marca un momento crucial en el uso del hidrógeno para propulsar aviones. Junto con nuestros socios, hemos demostrado la viabilidad del hidrógeno líquido para respaldar vuelos de medio y largo alcance sin emisiones.

Ahora estamos mirando hacia el futuro para escalar nuestra tecnología para aviones regionales y otras aplicaciones, comenzando la misión crítica de descarbonizar la aviación comercial», agregó.

La exitosa campaña marca un hito significativo para H2FLY, reflejando los amplios conocimientos obtenidos de los esfuerzos de investigación de la compañía. Además, es la culminación del Proyecto HEAVEN, un consorcio respaldado por el gobierno europeo reunido para demostrar la viabilidad del uso de hidrógeno líquido criogénico en aviones. El consorcio está liderado por H2FLY e incluye a los socios Air Liquide, Pipistrel Vertical Solutions, el Centro Aeroespacial Alemán (DLR), EKPO Fuel Cell Technologies y la Fundación Ayesa.

profesor Josef Kallo, cofundador de H2FLY

Además del proyecto HEAVEN, el trabajo ha sido financiado por el Ministerio Federal de Asuntos Económicos y Acción Climática de Alemania (BMWK), el Ministerio Federal de Digital y Transporte de Alemania (BMVD) y la Universidad de Ulm.

En comparación con el almacenamiento de hidrógeno gaseoso presurizado (GH2), el uso de hidrógeno líquido criogénico (LH2) permite un peso y volumen de tanque significativamente más bajos, lo que conduce a un mayor alcance y carga útil útil del avión.

Air Liquide se enorgullece de haber diseñado, fabricado e integrado, junto con H2FLY, el tanque de hidrógeno líquido que permitió alimentar el avión HY4. El éxito de hoy demuestra todo el potencial del hidrógeno líquido para la aviación. El hidrógeno líquido se puede almacenar a bordo y transportar. El hidrógeno es clave para la transición energética y este nuevo paso demuestra que ya se está convirtiendo en una realidad.

Pierre Crespi, Director de Innovación en Air Liquide Advanced Technologies

DLR cuenta con una amplia experiencia en aviones electrificados, con un historial que abarca más de 15 años. A partir del vuelo inaugural del Antares DLR-H2 en 2009, se han realizado avances constantes en las células de combustible y sus sistemas auxiliares. Este desarrollo progresivo culmina en un logro significativo en la historia de la aviación: la utilización de hidrógeno líquido criogénico como almacenamiento de combustible para un avión de cuatro plazas propulsado por células de combustible. En colaboración con H2FLY, Air Liquide y otros miembros del proyecto, DLR está comprometido activamente en proyectos destinados a impulsar el desarrollo de aviones propulsados por células de combustible CS-23 y CS-25 a la siguiente fase.

Dr. Syed Asif Ansar, Jefe del Departamento de Integración de Sistemas de Energía en el Centro Aeroespacial Alemán (DLR)

Con la finalización de las pruebas de vuelo en el proyecto HEAVEN, H2FLY se centrará en el camino hacia la comercialización. En junio, H2FLY anunció el desarrollo de sus nuevos sistemas de células de combustible H2F-175, que serán capaces de proporcionar su rango completo de potencia en altitudes de vuelo de hasta 27,000 pies, marcando un paso importante en el camino desde demostraciones de viabilidad a menor altitud hasta aplicaciones reales en aviones comerciales.

En 2024, H2FLY abrirá su Centro de Aviación de Hidrógeno en el Aeropuerto de Stuttgart, cofinanciado por el Ministerio de Transporte de Baden Württemberg. El centro se convertirá en un punto focal para el futuro de la industria de la aviación de Europa y su economía del hidrógeno, proporcionando instalaciones de integración de aviones de células de combustible e infraestructura de hidrógeno líquido.

Nota de prensa

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Air New Zealand busca aeropuertos para probar rutas de cero emisiones

Air New Zealand está trabajando con varios fabricantes

La aviación es responsable de un 2% del total de las emisiones de CO2. Y, aunque hay otros actores que contaminan más, no significa que no se estén desarrollando nuevos conceptos que impliquen reducir las emisiones, desde los aviones eléctricos a los de hidrógeno, pasando por el SAF.

En principio lo más inmediato es aplicar SAF, básicamente una fuente de combustible que proviene de absorber CO2 de la atmósfera, convirtiendo de abierto a cerrado el ciclo de extracción de combustible-quema-producción de CO2.

La propulsión eléctrica siempre la hemos visto con poco futuro, salvo algunas pocas aplicaciones muy concretas, como os contamos en su día en el podcast de Análisis de la hoja de ruta neerlandesa para la descabronización de la aviación.

La aviación con hidrógeno es la que nos parece que tiene más futuro.

A pesar de esto, está todo en fases de desarrollo y, en el mejor de los casos, fases iniciales de ensayo para su certificación. Por eso Air New Zealand está trabajando y apoyando a varios fabricantes, y aún no ha escogido qué tipo de aeronave, ni de qué fabricante, será el que utilice para esta prueba piloto entre dos aeródromos, con aeronaves de carga, los pasajeros vendrían después en caso de éxito. Por eso ha abierto una consulta [pdf] para ver qué aeropuertos podrían estar interesados en este experimento.

Nota de prensa

Air New Zealand busca aeropuertos para probar rutas de cero emisiones y anunciará a principios de 2024 qué tipo de avión usará en los vuelos de prueba, que quieren que se inicien a partir de 2026. Eso sí, las aeronaves volarán inicialmente servicios solo de carga

Como parte de la ‘Mission Next Gen Aircraft’ de la aerolínea anunciada a fines del año pasado, Air New Zealand abrió hoy una consulta (EOI) dirigida a los aeropuertos de todo el país como parte de la selección de una ruta para volar su demostrador comercial a partir de 2026.

El demostrador aún no se ha seleccionado, pero será eléctrico, híbrido o de pila de combustible de hidrógeno e inicialmente operará como un servicio de carga solamente.

La aerolínea está buscando aeropuertos que quieran apoyar aún más la descarbonización de la aviación y estén motivados para asumir un papel de liderazgo en el desarrollo de la infraestructura necesaria para volar esta tecnología. La EOI establece los requisitos operativos que deben tenerse en cuenta, incluidos factores como el alcance.

El director de sostenibilidad de Air New Zealand, Kiri Hannifin, dice que los dos aeropuertos seleccionados desempeñarán un papel fundamental en la introducción de aviones de bajas emisiones en el sistema de aviación de Aotearoa.

“Trabajar en torno a los aviones de próxima generación es una parte clave de la estrategia de la aerolínea para descarbonizar sus operaciones. Descarbonizar la aviación no es fácil y tenemos mucho trabajo por delante, pero estamos comprometidos a reducir nuestras emisiones lo más rápido posible, y este proceso es otro paso en la dirección correcta.

Si bien estamos ansiosos por contar con dos aeropuertos líderes, también es importante tener en cuenta que todos los aeropuertos de Nueva Zelanda juegan un papel importante a medida que trabajamos para incorporar aviones de próxima generación a nuestra red.

Durante los próximos años, mientras Air New Zealand trabaja hacia su ambición de volar aviones de próxima generación en nuestra red nacional a partir de 2030, nos centraremos en apoyar la construcción, prueba y certificación de aviones e infraestructura asociada.

Los aeropuertos seleccionados serán líderes en el apoyo a la implementación de esta nueva tecnología y serán el conducto de información entre los aeropuertos a través del motu a medida que impulsamos el cambio requerido antes de las necesidades de reemplazo de nuestra flota más grande a partir de 2030″.

Kiri Hannifin, director de sostenibilidad de Air New Zealand

Comentario sobre la nota de prensa

Esta aproximación me parece interesante. Trabajar con varios fabricantes a corto plazo y varios a largo, para definir necesidades, la nueva logística eléctrica o de hidrógeno por ejemplo, y de paso estudiar que tecnologías son realmente viables. Establecer una sola ruta para ensayar no sólo la aeronave, sino todos los procedimientos y procesos nuevos necesarios, y luego ya intentar expandirlo, si es viable.

De todas las aeronaves propuestas a corto plazo hay dos que me sobran, las que son puramente eléctricas

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Surcar, aerolínea canaria, apuesta por el hidrógeno

Aunque no hayamos publicado nada acerca de Surcar, les hemos ido siguiendo la pista con ganas desde que anunciaran que querían unir las Islas Canarias con hidroaviones.

En España los hidroaviones están, o estaban hasta hace poco, limitados a un uso militar, y los pocos hidroaviones civiles que había eran, igualmente, apagafuegos. No existe apenas hidroaviación deportiva, ni tampoco comercial. De ahí nuestro interés por Surcar.

Y, ayer, anunciaron que aunque van a iniciar su andadura con Twin Otter hidroaviones convencionales, con intención de transicionar a Twin Otter con motores de hidrógeno de Zeroavia según vayan siendo viables.

Zeroavia voló por primera vez con hidrógeno en enero de 2023, y acaba de completar la primera fase de ensayos en vuelo en su Dornier Do228.

Notas de prensa

Surcar Airlines y motores de hidrógeno para sus vuelos

ZeroAvia anunció que ha firmado un acuerdo para proporcionar sus motores eléctricos de hidrógeno ZA600 al nuevo operador Surcar Airlines, que busca traer vuelos ecológicos a las Islas Canarias.

Surcar planea utilizar hidroaviones Twin Otter adaptados con el motor ZA600 en recorridos turísticos. La aerolínea recién lanzada está respaldada por inversores como la aerolínea danesa Nordic Seaplanes. Surcar Airlines apuesta por liderar la electrificación de la aviación para permitir vuelos cero emisiones en Canarias. Al ser pionera en vuelos turísticos ecológicos, la compañía tiene como objetivo inspirar e impulsar a otros operadores a adoptar prácticas sostenibles, acelerando la transición hacia un futuro más limpio para toda la industria.

Surcar Airlines iniciará operaciones con aeronaves de propulsión convencional; el siguiente paso será cambiar a motores eléctricos de hidrógeno para eliminar todas las emisiones en vuelo, proporcionando enormes reducciones adicionales en los impactos sobre el clima y la calidad del aire.

ZeroAvia está en vías de obtener la certificación en los próximos dos o tres años del motor ZA600 de 600 kW para aviones de 9 a 19 asientos y tiene un Memorando de Entendimiento con De Havilland de Canadá, titular del certificado de tipo del Twin Otter.

La Unión Europea tiene como objetivo una reducción del 55 por ciento en las emisiones de gases de efecto invernadero para 2030, y el Plan Nacional de Energía y Clima de España tiene como objetivo lograr un sistema de transporte completamente neutral en carbono para 2050. Esta acción política se refleja en las actitudes de los consumidores. Según una encuesta realizada por el Banco Europeo de Inversiones, tres cuartas partes de los europeos planean volar con menos frecuencia en el futuro por motivos medioambientales. Ofrecer vuelos limpios es un imperativo estratégico para la industria de la aviación.

Zeroavioa termina la campaña inicial de ensayos de certificación

ZeroAvia anunció en julio de 2023 la finalización de su campaña inicial de ensayos de vuelo del prototipo ZA600 en el aeropuerto de Cotswold en el Reino Unido. El décimo vuelo de la serie inicial se completó la semana del 12 de julio y se llevó a cabo una prueba de vuelo de crucero, preparando así los primeros vuelos de mayor longitud, entre aeródromos distintos, de la próxima etapa de ensayos.

En el transcurso de los últimos seis meses, ZeroAvia ha probado secuencialmente diferentes áreas de rendimiento, ampliando poco a poco y de forma segura la envolvente de vuelo, aunque por seguridad sólo uno de los dos motores fue sustituido por un ZA600, permaneciendo el del otro ala sin cambiar, el turbohélice de serie.

De manera crítica, a lo largo de todas las fases de prueba, la generación de energía de la celda de combustible y el sistema de propulsión eléctrica, que son los componentes centrales del nuevo motor de cero emisiones, tuvieron un desempeño a la altura de las expectativas o por encima de ellas. El motor eléctrico de hidrógeno ha igualado la potencia del motor convencional de combustible fósil en el ala opuesta, con los pilotos capaces de volar con empuje generado solo por el sistema experimental de propulsión limpia en ciertas pruebas.

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Airbus e Hidrógeno en el Paris Air Show (Le Bourget)

Llevamos un tiempo siguiendo las noticias que nos va dejando poco a poco Airbus sobre sus desarrollos basados en hidrógeno y, como no, en el Paris Air Show tenía que un par de ellas.

Una de ellas es que los ensayos iniciados por Airbus, Ariane Group y Safran han probado con éxito el concepto de un sistema de hidrógeno capaz de alimentar una turbina de gas aeronáutica. Airbus aportaba su experiencia con aviones, Safran con motores y Ariane con el manejo de hidrógeno líquido como combustible, como el usado en sus cohetes.

El proyecto fue llamado HyPERION (acrónimo francés de hidrógeno para propulsión de aviación ambientalmente responsable).

El estudio abarcó todo el proceso desde la salida del combustible de los tanques hasta la expulsión de los gases encendidos. La definición del circuito de distribución se basó en gran medida en la experiencia de ArianeGroup sobre el comportamiento del hidrógeno líquido como combustible en los lanzadores Ariane.

Se llevaron a cabo varios programas de prueba en el marco del proyecto HyPERION: pruebas de combustión de hidrógeno realizadas en estrecha colaboración con el laboratorio aeroespacial francés ONERA, pruebas de compatibilidad en los materiales metálicos y pruebas en un primer sistema de acondicionamiento de hidrógeno (control de presión y temperatura).

HyPERION ha permitido avances significativos en la definición de sistemas de propulsión de hidrógeno para aeronaves comerciales, dando un alto grado de seguridad, y en la identificación de las distintas tecnologías que aún quedan por desarrollar.

Suponemos que, precisamente, todos estos ensayos con resultados positivos son los que han llevado a Airbus a definir su próximo ensayo, probando un motor de hidrógeno en vuelo.

Pero el primer ensayo va a ser una aproximación conservadora y poco espectacular, nada de cambiar un motor bajo un plano y mantener un motor convencional bajo otro plano. De todos los motores que se podrían sustituir en un avión, se va a sustituir el de menor tamaño: el de la unidad auxiliar de potencia o APU. Suficiente como para poder ganar experiencia real en vuelo de gestión de riesgos, de alimentación de motores y alimentación de los mismos con hidrógeno, pero sin necesidad de utilizar depósitos de gran tamaño, y escogiendo el motor menos crítico de todos.

En los aviones de pasajeros convencionales, la APU, un pequeño motor adicional que funciona con combustible para aviones tradicional, proporciona la energía necesaria para realizar una serie de funciones de la aeronave no relacionadas con proporcionar empuje para volar: aire acondicionado, iluminación a bordo, energía eléctrica para aviónica… Con este nuevo demostrador tecnológico, liderado desde sus instalaciones en España, Airbus UpNext sustituirá la APU actual de un A330 por un sistema de pila de combustible de hidrógeno que generará electricidad. 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.

Fuentes

Airbus [-1-] y [-2-]

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Airbus y su ala biomimética en el Paris Air Show (Le Bourget)

El ala eXtra performance comenzó con el proyecto Albatross

La naturaleza es una gran fuente de inspiración para los ingenieros. Y Airbus comenzó a investigar con el proyecto Albatross ya hace unos años una punta de ala que actuara como las plumas terminales de las alas de las rapaces. Superó con éxito las pruebas de túnel de viento, y ahora ha estado presente en el Paris Air Show 2023.

En el Paris Air Lab, un pabellón especial dedicado a la tecnología sostenible, es donde Airbus ha presentado este modelo a gran escala del ala eXtra Performance.

Es de sobra conocido que los torbellinos de punta de ala causan la resistencia inducida, y que hay muchas estrategias para lograr mitigar esta resistencia, como modificar la punta de ala con distintos tipos de winglets, cortando la punta de ala en planta dándole forma de flecha invertida, cortando la punta del ala en alzado en los llamados Hoerner tips, e incluso probando formas mucho más originales, como aquellos Spiroid Wingtip… Y por supuesto, con alas de gran alargamiento.

Cuanto mayor es el alargamiento del ala, más se parece el comportamiento de éste al ala teórico de envergadura infinita, donde los efectos de borde se pueden despreciar y se puede considerar el perfil en dos dimensiones, y por tanto no existen los efectos de fuera de plano que introducen los torbellinos de punta de ala y hacen aumentar la resistencia inducida inclinando hacia atrás la resultante de la sustentación. Vale, tal vez es hora de definir el alargamiento del ala: es un número adimensional que nos indica cómo de larga es el ala respecto a su anchura. En alas rectangulares es la envergadura divido entre la cuerda. En general se expresa como AR=b^2/S, siendo b la envergadura y S la superficie alar, o AR=b/cma, siendo b la envergadura y cma la cuerda media aerodinámica.

Que el ala sea tan esbelta, y tan larga, no solo trae ventajas. Tambien trae inconvenientes. Como una bailarina girando sobre sus pies con los brazos extendidos o retraídos cambia su velocidad de rotación, la longitud del ala hace cambiar la velocidad de alabeo. Así que cuanto más largas, menos maniobrabilidad en alabeo. Además cuanto más largas mayor es el momento que inducen en el encastre (la unión del ala al fuselaje), por aquella ley de la palanca que cuanto más alejes la fuerza del punto de aplicación más momento tienes.

Así pues las alas de los albatros, que son de gran alargamiento, lo que les permite volar grandes distancias sin cansarse, aportan una solución a los aviones comerciales, en los que la maniobrabilidad no es tan importante como en un caza y donde prima el consumo en viajes a larga distancia. Pero si se estudian más a fondo aportan más soluciones.

Los albatros pueden «bloquear» las alas en la posición de crucero, y sin embargo cuando tienen una ráfaga el ala flexa y no se comporta de forma rígida, evitando transladar esa carga de ráfaga, ese momento, al fuselaje. Pues ese es el invento que llevan probando los de Airbus desde hace algún tiempo. Lo llaman punta de ala con bisagra semi-rígida.

¿Y cómo funciona? Pues más o menos como los viejos slats de Handely Page, con un muelle, o resorte, o material con una rigidez tal que permita a la punta de ala deflectarse más o menos en función de la carga que presione sobre ella. En los slats automáticos desarrollados por Handely Page hace cien años, los slats iban unidos a un resorte, de tal modo que mientras la presión aerodinámica sobre el slat fuera pequeña éste iba desplegado, permitiendo el paso del intradós al extradós, mientras que al aumentar la velocidad del avión aumentaba la presión sobre el slat, haciendo que se retrajera de forma automática. Pues con un mecanismo similar, pero en vez de linal, rotatorio, podemos hacer que la rigidez de la bisagra permita a la punta de ala adaptarse, y en función de la ráfaga que reciba el ala se plegara más o menos. Y no solo eso, en función de la velocidad de vuelo la punta de ala tendrá más o menos diedro.

El uso de una sección exterior articulada con una articulación semiaeroelástica permite que un avión de tamaño A320 aumente su envergadura en un tercio, aumentando el alargamiento en un 50 %, lo que reduce la resistencia, aumenta la eficiencia y ofrece un ahorro potencial de combustible del 5 al 10 %.

Pero al ser las puntas de las alas plegables, permitirán que un A320 con este ala de alto alargamiento encaje en una «caja» de aeropuerto estándar cuando está estacionado en una puerta.

El ala también tiene un borde de salida multifuncional, con superficies aerodinámicas que combinan funciones de hipersustentadores, alerones y spoilers. En esto, el ala está más cerca de las plumas ultraeficientes de un pájaro.

Ahora se está construyendo una versión a escala 1:3 del ala que montaría un avión de pasillo único en el Centro Nacional de Compuestos (NCC) en el Reino Unido, que se acoplará a un avión de negocios de Cessna para probar el concepto en vuelo en 2024.

Fuentes: el blog de Sandglass y Royar Aeronautic Society

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