Primer vuelo pilotado de un avión eléctrico propulsado por hidrógeno líquido
Aunque la aviación en la Unión Europea (UE) contribuye al 3 % de las emisiones mundiales, su efecto global sobre el cambio climático es mayor debido a mecanismos secundarios de contribución. Los aviones propulsados por motores eléctricos de hidrógeno ofrecen una alternativa menos contaminante, ya que el sistema de pila de combustible genera energía eléctrica mediante una reacción química entre el hidrógeno y el oxígeno, siendo el vapor de agua el único subproducto. Además, estos sistemas funcionan de forma silenciosa, reduciendo los niveles de ruido de los vuelos. «Pero antes, para cumplir las normas de fiabilidad, seguridad y peso de la aviación, hay que mejorar aspectos críticos relacionados con el funcionamiento de las pilas de combustible, en concreto la gestión del aire, el combustible, el agua y el calor», según María Sol Rau, coordinadora del proyecto HEAVEN, financiado con fondos europeos. El consorcio del proyecto desarrolló un prototipo de propulsión híbrida-eléctrica consistente en un sistema de pila de combustible de alta densidad de potencia junto con un almacenamiento criogénico de hidrógeno de alta densidad energética. «Transferimos innovaciones clave en pilas de combustible e hidrógeno líquido de los sectores automovilístico y espacial a la aviación, creando conocimientos técnicos y validando el rendimiento, la autonomía, la eficiencia y la reducción de emisiones», señala Rau, de H2FLY, entidad coordinadora del proyecto. En septiembre de 2023, el consorcio HEAVEN completó de forma exitosa el primer vuelo mediante hidrógeno líquido del mundo con el avión experimental HY4 en el aeropuerto de Maribor (Eslovenia).
El sistema de propulsión demuestra su valía
Integrar sistemas de pilas de combustible en un avión capaz de utilizar hidrógeno criogénico, como alternativa al hidrógeno gaseoso, es todo un reto. Los componentes estándar suelen ser inadecuados, por lo que se requieren opciones a medida. Además, la infraestructura debe: permitir el despliegue de sistemas de almacenamiento de hidrógeno con ventilación eficaz; construir redes de transporte; y establecer sistemas de repostaje en instalaciones de prueba o aeropuertos. «Eso requiere una inversión financiera considerable, una coordinación minuciosa y soluciones de ingeniería innovadoras. Pero hacerlo bien promete una alternativa realmente competitiva a los motores de combustión convencionales, con menores costes de funcionamiento, descarbonización y nuevas rutas», añade Rau. Durante el proyecto, Air Liquide Advanced Technologies (ALAT) diseñó, construyó y optimizó el depósito de hidrógeno líquido, así como el equipo de apoyo en tierra necesario (con purga) para las operaciones de repostaje basadas en los requisitos de H2FLY. Pipistrel Vertical Solutions dirigió la integración del depósito de hidrógeno líquido en el avión de pruebas, realizando modificaciones en el fuselaje y pruebas de seguridad estructural. A continuación, H2FLY acopló el depósito al sistema de pilas de combustible del avión en las instalaciones de pruebas de ALAT en Francia. El avión eléctrico de pruebas HY4 propulsado por hidrógeno —comprado anteriormente por H2FLY para proyectos anteriores como MAHEPA, financiado con fondos europeos— mostró el prototipo del sistema de propulsión de HEAVEN a finales del verano de 2023. Tras completar siete vuelos de prueba —tres con hidrógeno gaseoso y los cuatro últimos con hidrógeno líquido como fuente de energía—, el consorcio HEAVEN demostró con éxito que el hidrógeno líquido puede duplicar la autonomía máxima del avión HY4 de 750 km a 1 500 km. «Alcanzamos más de tres horas de vuelo en una prueba, con resultados globales positivos que nos acercan a los vuelos comerciales de media y larga distancia sin emisiones», afirma Rau.
Potencial de largo recorrido para aviones más grandes
El uso de hidrógeno criogénico licuado, en comparación con el almacenamiento de hidrógeno gaseoso a presión, reduce considerablemente el peso y el volumen de los depósitos, lo que aumenta la autonomía y la carga útil del avión. «Nuestra atención al almacenamiento de hidrógeno líquido y a la infraestructura en la aviación contribuye a las ambiciones de la UE de lograr un ecosistema de energía limpia de hidrógeno en varios sectores, así como al objetivo de neutralidad climática para 2050 del Pacto Verde Europeo », concluye Rau. El equipo sigue desarrollando la pila de combustible y los sistemas de hidrógeno líquido para permitir su aplicación en aeronaves más grandes capaces de alcanzar mayores distancias. En última instancia, el éxito de los vuelos hidrogeno-eléctricos dependerá también del desarrollo de infraestructuras aeroportuarias adecuadas para el hidrógeno, junto con una producción, almacenamiento y distribución suficientes de hidrógeno líquido ecológico.
Palabras clave
HEAVEN, hidrógeno, avión, sistema de propulsión, aviación, pila de combustible, criogénico, vuelo, gas de efecto invernadero
