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. Significativamente, entrega aproximadamente tres veces la energía por unidad de masa del combustible para aviones convencional y más de 100 veces la de las baterías de iones de litio. Esto lo hace muy adecuado para propulsar aviones.

Sin embargo, almacenar hidrógeno a bordo de un avión plantea varios desafíos. El hidrógeno puede proporcionar más energía en masa que el combustible de queroseno, pero proporciona menos energía en volumen. A presión atmosférica normal y la temperatura ambiente, lo que se necesita aproximadamente 3000 litros de hidrógeno gaseoso para lograr la misma cantidad de energía que un litro de combustible queroseno.

Claramente, esto no es factible para la aviación. Una alternativa sería presurizar el hidrógeno a 700 bares, un enfoque utilizado en el sector de la automoción. En nuestro ejemplo, esto reduciría los 3.000 litros a solo seis.

Esto puede representar una gran mejora, pero 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, cuatro litros de hidrógeno líquido serían el equivalente a un litro de combustible para aviones estándar.

Requisitos exigentes 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 un vacío en el medio, y un material específico, como MLI (Multi-Layer Insulation) para minimizar la transferencia de calor por radiación.

Los tanques de almacenamiento de hidrógeno líquido criogénico ya se utilizan en varias industrias, incluida la aeroespacial, lo que nos 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, o incluso sobre cómo construir el propio tanque interior.

Pero si bien existen algunas sinergias entre los vuelos espaciales y la aviación, también existen numerosas diferencias importantes. Los requisitos de seguridad son diferentes a los de los lanzadores espaciales, ya que los tanques de almacenamiento de hidrógeno para aviones comerciales tendrían que soportar aproximadamente 20.000 despegues y aterrizajes, y deberían mantener el hidrógeno en estado líquido durante mucho más tiempo.

Como parte de su compromiso con la industria aeroespacial limpia, Airbus está adaptando y evolucionando la tecnología de almacenamiento de hidrógeno existente para la aviación. Varias nuevas instalaciones de investigación y desarrollo en Europa han comenzado recientemente a trabajar en tanques de almacenamiento de hidrógeno líquido para el concepto de avión 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, Francia, y Bremen, en el norte de Alemania.

Sin embargo, a largo plazo, los tanques hechos de materiales compuestos pueden ser más livianos y más rentables de fabricar. Airbus acelerará el desarrollo de este enfoque en su nueva ZEDC en España y en su centro de investigación de compuestos en Stade, Alemania.

«La adaptación de la tecnología de tanques criogénicos para aviones comerciales representa algunos de los principales desafíos de diseño y fabricación», afirma David Butters, director de ingeniería de almacenamiento y distribución de LH2 en Airbus. «Los nuevos Airbus ZEDC albergarán equipos de ingeniería multidisciplinarios para crear soluciones innovadoras que satisfagan los exigentes requisitos aeroespaciales».

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.

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