El siglo de los aviones de hidrógeno

Dentro de dos o tres años asistiremos al nacimiento de un modo de transporte completamente nuevo: aeronaves eléctricas —de despegue y aterrizaje vertical, muy automatizadas y alimentadas con baterías— que volarán en trayectos de hasta 400 kilómetros. Aunque la mayoría de los muchos desarrollos en curso de estos aparatos se han diseñado para transportar de dos a cinco pasajeros, cabe esperar que aparezcan otros más grandes ya que no hay ningún motivo para que esto no sea así; a los aerotaxis le seguirán los aerobuses.

Los aviones comerciales tradicionales que cubren distancias mayores continuarán quemando queroseno de origen fósil durante bastante tiempo; es previsible que mezclado, y cada vez más, con biocombustibles. Estas últimas sustancias, de origen orgánico, se fabrican con residuos, algas o vegetales, que al formarse capturan del orden de un 80% del CO2 que su combustión devuelve a la atmósfera. Aunque toda la aviación comercial se propulsara con biocombustibles exclusivamente en el año 2050, no se reduciría el vertido de estos gases de forma significativa, debido al incremento previsible del tráfico aéreo. Los biocombustibles, por tanto, aportarán una solución transitoria y limitada, a fin de paliar los efectos contaminantes de la aviación comercial hasta mediados de la presente centuria.

No existe otra alternativa: a partir de 2050 casi todas las aeronaves comerciales se propulsarán con hidrógeno fabricado con electricidad generada a través de procesos no contaminantes.

El hidrógeno es un gas muy volátil, de poca densidad y gran poder energético. Un kilogramo de hidrógeno contiene casi tres veces más energía que el mismo peso de queroseno, sin embargo, debido a su escasa densidad un litro de hidrógeno criogénico tan solo contiene una masa de hidrógeno cuyo poder energético es cuatro veces inferior al de la masa del litro de queroseno. Eso implica que para cargar en una aeronave la misma energía si utilizamos hidrógeno líquido, en vez de queroseno, necesitamos depósitos cuatro veces más voluminosos. El tamaño de los depósitos y el hecho de que el hidrógeno líquido hay que mantenerlo a una temperatura de menos 253 grados centígrados, son los dos primeros problemas con que nos encontramos con los aviones de hidrógeno; pero esto no quiere decir que sean inviables.

El hidrógeno, a bordo, puede utilizarse como combustible de motores térmicos similares a los actuales turbofanes y turbopropulsores, o también puede servir para alimentar pilas de combustible que generen la electricidad que consuman motores eléctricos. En el primer caso, el hidrógeno se quema igual que hoy lo hace el queroseno, aunque en vez de CO2 genera vapor de agua sin que sea posible en este caso evitar que también se produzcan óxidos de nitrógeno; en el segundo, la pila de combustible es un dispositivo que consume hidrógeno, lo combina con oxígeno atmosférico y a través de una reacción química libera agua y electricidad. La pila de combustible evita el vertido de óxidos de nitrógeno a la atmósfera y además posee un rendimiento energético mayor (de hasta un 60%, casi el doble). Adaptar los actuales motores térmicos de aviación para que consuman hidrógeno parece más sencillo que desarrollar nuevas pilas de combustible, motores y circuitos de control con el nivel de potencia requerido por la aviación.

En la actualidad ningún avión comercial funciona con motores térmicos de hidrógeno o pilas de combustible. Eso no quiere decir que no se hayan construido aviones experimentales para probar estas tecnologías. En 1957 un avión Martin B57B voló con uno de sus motores térmicos (Wright J65) alimentado con hidrógeno y en 2008, en Ocaña (España), por primera vez en la historia de la aviación, una aeronave (Dimona), modificada por Boeing Research Technology-Europe, efectuó un vuelo nivelado propulsada por un motor eléctrico alimentado con una pila de combustible (PEM) de hidrógeno. Se han realizado otros vuelos experimentales con aviones equipados con motores térmicos o de pila de combustible, pero esos dos fueron los primeros vuelos en los que la aviación estrenó el hidrógeno para propulsarse, con un motor térmico o mediante una pila de combustible.

En marzo de 2022, el Aerospace Technology Institute (AIT) del Reino Unido publicó su estrategia para la implantación práctica del hidrógeno en la aviación comercial. Su programa FlyZero, consiste en el desarrollo de tres aeronaves propulsadas con hidrógeno cuyas prestaciones son equiparables a las de otras tres actuales muy populares: un avión del tipo regional (FZR1-E) similar al ATR-72, otro, reactor de fuselaje estrecho (FZN1-E) parecido al A320 neo, y el tercero: un reactor de fuselaje ancho (FZM1-G) como el B767 200-ER. Son una muestra excelente que abre el camino para la transformación del mundo aeronáutico del queroseno al hidrógeno. Con estos tres tipos de avión se puede operar todas las rutas actuales de corto y medio alcance y el 93% de las de largo alcance. Para el avión regional, más pequeño, el AIT propone pilas de combustible que alimentan seis motores eléctricos, y para los otros aviones motores térmicos. En todos los casos las aeronaves de hidrógeno de AIT llevan tanques de combustible en compartimentos traseros dentro del fuselaje que se prolonga y se ensancha alrededor de un 20%, salvo en el caso del modelo con pila de combustible en el que únicamente se ensancha el fuselaje.

Para AIT, los aviones de hidrógeno empezarán a ser competitivos, en relación con los de biocombustible, a partir de 2030 y lo más probable es que los primeros que se introduzcan sean el regional y el de fuselaje ancho, ya que el de fuselaje estrecho supondrá el 67% del mercado global de aviones entre 2030 y 2050 y al operar en un elevado número de aeropuertos resultará difícil disponer de instalaciones que suministren hidrógeno líquido en todos ellos.

Mientras que Elon Musk y Jeff Bezos debaten si los automóviles del futuro los moverán las baterías o el hidrógeno, a la aeronáutica no le queda otra opción que la de apostar por el gas. De hecho, Airbus y Boeing, junto con todos los fabricantes de aeronaves y motores aeronáuticos más importantes del mundo, han puesto en marcha una amplísima colección de desarrollos que apuntan en la misma dirección.

Este será el siglo de los aviones de hidrógeno.

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