La revolución que viene: aviones eléctricos propulsados por hidrógeno

Las emisiones de la aviación contribuyen notablemente al aumento del efecto invernadero y, en consecuencia, al calentamiento global. Varias empresas aeronáuticas buscan soluciones para conseguir ‘aviones cero’. El debate sobre el combustible de la aviación del futuro parece resuelto: será el hidrógeno líquido. Un nuevo proyecto pretende desarrollar un avión revolucionario: eléctrico y propulsado por hidrógeno.

A diferencia de los aviones convencionales, que utilizan combustibles fósiles, los propulsados por hidrógeno son una alternativa más limpia y sostenible, ya que solo emiten vapor de agua, apenas generan ruido y no producen gases de efecto invernadero.

La idea es utilizar energía renovable para obtener el hidrógeno líquido necesario para producir electricidad y alimentar los motores eléctricos de los aviones. El investigador Xiaoze Pei, de la Universidad de Bath (Reino Unido), iniciará en breve un proyecto de 1,6 millones de euros para desarrollar un revolucionario avión eléctrico cero emisiones propulsado por hidrógeno.

El proyecto persigue dar respuestas a los obstáculos que hasta ahora se han interpuesto en el camino de los aviones propulsados por hidrógeno; entre ellas, dudas sobre la densidad de energía y la eficiencia, la seguridad y la confiabilidad de la red de distribución eléctrica a bordo.

La investigación pionera de Xiaoze Pei, en colaboración con Airbus UpNext e IXYS UK Westcode Ltd, sobre superconductores aplicados y electrónica de potencia criogénica ha permitido el desarrollo de sistemas de propulsión criogénicos y superconductivos de última generación.

Una de las claves será desarrollar una red de distribución de corriente continua superconductora altamente eficiente, lo que permitirá crear un sistema de energía que tendrá mucho menor peso que las configuraciones actuales de corriente alterna.

Única solución viable

El de Xiaoze Pei no es el único proyecto que tiene como objetivo la fabricación de aviones eléctricos propulsados por hidrógeno. La británica ZeroAvia está desarrollando un avión comercial propulsado por hidrógeno que puede transportar hasta 19 pasajeros en vuelos regionales.

La empresa realizó su primer vuelo en septiembre de 2020 y está trabajando en la fabricación de aviones de mayor capacidad para ofrecer vuelos de larga distancia sin emisiones de carbono en 2030. Además, la empresa se ha propuesto reducir los costes de los vuelos en un 50% para 2024, en comparación con los actuales.

"Con una energía específica hasta 30 veces más alta y costos de ciclo más bajos que las baterías de iones de litio, y numerosas ventajas sobre todas las demás soluciones de descarbonización, los sistemas de propulsión eléctricos de hidrógeno son la única solución viable y escalable para la aviación de cero emisiones", sostiene ZeroAvia.

Airbus también despega

Otra de las empresas destacadas en este campo es Airbus, que ha desarrollado el concepto de avión de pasajeros propulsado por hidrógeno llamado ‘ZEROe’.

Este avión, híbrido, estará disponible en tres variantes: un regional de corto alcance con capacidad para 100 pasajeros, uno medio alcance para 200 pasajeros y otro de largo alcance (hasta 3.700 kilómetros) también para 200 pasajeros. Airbus espera que sean los primeros aviones comerciales del mundo propulsados por hidrógeno, en 2035.

Los aviones ZEROe están propulsados por combustión de hidrógeno a través de motores de turbina de gas modificados. El hidrógeno líquido se utiliza como combustible para la combustión con oxígeno.

Las celdas de combustible de hidrógeno crean energía eléctrica que complementa la turbina de gas, lo que da como resultado un sistema de propulsión híbrido-eléctrico altamente eficiente, según la compañía. "Todas estas tecnologías son complementarias y los beneficios son aditivos", añade Airbus.

Adaptar los aeropuertos

También hay proyectos en marcha liderados por empresas como Boeing, Rolls-Royce y Honeywell, entre otras. Todas ellas están trabajando en la investigación y el desarrollo de tecnologías para la producción de hidrógeno, la integración de sistemas de propulsión eléctrica en los aviones y la fabricación de componentes críticos para aviones propulsados por hidrógeno.

Este gas es el elemento más abundante del universo, por lo que su suministro no es un problema. Además, su producción no genera emisiones de gases de efecto invernadero y se puede obtener a través de la electrólisis del agua utilizando fuentes de energía renovable.

Sin embargo, todavía hay varios desafíos a superar en el desarrollo de aviones propulsados por hidrógeno. Uno de los más importantes es el almacenamiento y transporte del hidrógeno, ya que el ocupa mucho espacio (requiere de hasta cuatro veces más volumen que el combustible convencional) y es difícil de almacenar a alta presión.

También se necesita un sistema de suministro de hidrógeno en los aeropuertos y un sistema de producción y distribución a gran escala para hacer posible el uso de aviones propulsados por ese elemento químico.

Ya en 2016 un estudio publicado en ‘Science’ auguraba que la demanda de hidrógeno líquido para la propulsión de las aeronaves haría necesaria una importante adaptación de los aeropuertos y nuevas infraestructuras para garantizar la obligatoria producción ‘in situ’ del combustible, lo que conllevaría una importante inversión logística.

Entre las múltiples ventajas del uso del hidrógeno líquido en aviones, aquel estudio destacaba que al ser mucho más limpio que el Jet A (combustible de turbina de gas) los motores podrían tener "una vida más larga (alrededor del 25%) y requerirían menos costes de mantenimiento".

Estudio sobre aviones propulsados por hidrógeno: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B978178242364500004X

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