hidrógeno y electricidad para la aviación comercial

El uso del hidrógeno en el mundo de la aviación no es precisamente nuevo. En los últimos años se han concretado múltiples pruebas y experimentos para su implementación, aunque probablemente ningún proyecto sea tan ambicioso como ZEROe, de Airbus. El fabricante aspira a desarrollar un avión de pasajeros con propulsión eléctrica potenciado por pilas de hidrógeno. Y está logrando avances muy importantes.

Semanas atrás, Airbus anunció que logró encender con éxito los motores eléctricos del proyecto ZEROe, utilizando pilas de combustible de hidrógeno que está desarrollando desde 2020. De acuerdo con la firma, este ha sido un paso crucial para avanzar con la iniciativa, que aspira a realizar el primer vuelo de pruebas bajo este sistema de propulsión en 2026, con miras a implementarlo comercialmente en 2035.

Los primeros conceptos de aviones a hidrógeno de Airbus ZEROe se lanzaron en 2020. Por entonces, conocimos distintos diseños y enfoques relacionados con la implementación de ese tipo de combustible. Algunos parecían más factibles en el mediano plazo, mientras que otros se presentaban como una apuesta casi netamente futurista.

De las 4 propuestas originales, Airbus se inclinó por experimentar y desarrollar la única que había presentado un sistema de propulsión 100 % eléctrico, pero potenciado por pilas de combustible de hidrógeno. Los tres modelos restantes, en tanto, apostaban por los motores híbridos y la combustión de hidrógeno.

El uso del hidrógeno para alimentar los motores eléctricos traería consigo un beneficio muy importante: sus emisiones serían prácticamente nulas. De acuerdo con los responsables de Airbus ZEROe, las pilas de hidrógeno pueden generar electricidad a través de una reacción química que solamente produce agua como subproducto.

Airbus aspira a revolucionar la aviación comercial con el programa ZEROe

El primer gran desafío que afrontó la puesta en marcha del programa ZEROe de Airbus fue el desarrollo de las pilas de hidrógeno. El fabricante de aeronaves se alió con ElringKlinger para crear una nueva compañía llamada Aerostack, con sede en Alemania.

La misión de Aerostack fue investigar, desarrollar y fabricar las pilas de combustible en cuestión, una tarea para nada sencilla. Airbus decidió encarar este proceso por su cuenta porque consideró que las soluciones de hidrógeno disponibles hasta el momento, e incluso probadas en el sector aeronáutico, eran demasiado pesadas y no ofrecían la potencia necesaria para implementarla en un avión comercial de tamaño mediano o grande.

La evolución de Airbus ZEROe ha sido tal, que en menos de tres años han logrado desarrollar un sistema que entregue la potencia necesaria para alimentar los motores eléctricos a hélice que se utilizarán en las pruebas. En junio de 2023, la compañía realizó una prueba exitosa con la que logró generar 1,2 megavatios de potencia con su propio sistema de pilas de combustible de hidrógeno.

Pocos meses más tarde, en octubre, el equipo de Airbus ZEROe probó el sistema de propulsión eléctrico por separado, utilizando una potencia de 1 megavatio. El siguiente paso fue unir las dos piezas claves del programa, el sistema de generación de energía a base de hidrógeno y los motores eléctricos, para probarlos en conjunto.

Podríamos decir que el sistema de pilas de hidrógeno desarrollado por Aerostack es el núcleo del programa Airbus ZEROe. Junto al tanque de hidrógeno líquido que se utiliza como combustible y los motores a hélice eléctricos, es una pieza fundamental en la búsqueda de vuelos comerciales de bajas —o casi nulas— emisiones.

Para concretar la primera prueba de encendido de los motores eléctricos usando hidrógeno, Airbus desarrolló un elemento llamado Iron Pod, o cápsula de hierro. El mismo incluye los motores eléctricos, las pilas de combustible de hidrógeno y el sistema de refrigeración.

Hidrógeno y electricidad para revolucionar la aviación comercial

A fines de 2023, la compañía finalmente puso en marcha este sistema de propulsión, y lo hizo con éxito. En los tests, Airbus logró alimentar los motores eléctricos con los 1,2 megavatios de potencia generados por las pilas de combustible de hidrógeno. Un detalle no menor, puesto que esa es, justamente, la potencia que pretenden probar cuando monten todos los componentes al avión que utilizarán como demostrador de la tecnología.

Eso sí, más allá de la primera prueba victoriosa, Airbus ZEROe todavía tiene varias aristas que superar antes de avanzar con pruebas más osadas. El fabricante ahora debe trabajar para que la motorización eléctrica potenciada por hidrógeno cumpla con los requisitos necesarios para que se pueda utilizar en una aeronave real. Para ello debe superar exigentes pruebas relacionadas con su reacción y resistencia a distintas variables, como la humedad del entorno, las vibraciones o la altitud de vuelo.

La compañía quiere trabajar en estos puntos a lo largo de todo 2024, para avanzar en la instalación del sistema de propulsión en un A380. Más específicamente, en la primera unidad fabricada por Airbus de dicho modelo. Pero la intención no solo es utilizar la bestial aeronave para las pruebas en tierra, sino también en vuelo. Sí, el avión de pasajeros más grande del mundo podría convertirse en el primero en volar con motores eléctricos a hélice impulsados por pilas de combustible de hidrógeno.

Hasta aquí la iniciativa ha avanzado a paso firme y según lo pautado, pero Airbus no quiere que el hype se apodere del programa ZEROe. La empresa sostiene que, si todo sigue de acuerdo con lo planeado, las primeras pruebas de vuelo podrían realizarse en 2026. Siempre y cuando no aparezcan problemas o se produzcan demoras, claro está. Pero más allá de la cautela, Airbus se mantiene firme en su objetivo de tener aviones comerciales libres de emisiones en servicio para 2035.

Otros proyectos de aviación que ya utilizaron hidrógeno

Airbus ZEROe no es el primer proyecto aeronáutico que aspira a utilizar hidrógeno como combustible; aunque sí el más ambicioso a la fecha. Otra empresa que demostró interesantes avances en el sector fue ZeroAvia, que a fines de 2020 realizó el primer vuelo potenciado por hidrógeno. Eso sí, fue con un Piper M-class, un avión diminuto comparado con el Airbus A380.

En 2022, en tanto, Rolls-Royce logró que por primera vez un motor turbohélice funcionara con hidrógeno como combustible. Un avance muy importante, pero que la propia empresa remarcó que todavía estaba lejos de una implementación práctica en el mercado.

Primero, porque el hidrógeno líquido ocupa cuatro veces más espacio que el combustible convencional necesario para que una aeronave vuele la misma distancia. Segundo, porque el hidrógeno debe enfriarse a -253 grados centígrados para que se vuelva líquido, y luego debe convertirse en gas antes de ser quemado. Lo cual incluso supone un desafío a nivel de logística aeroportuaria.

A todo esto, se le suma el debate sobre el impacto que tiene la obtención del hidrógeno verde sobre el Medio Ambiente. En especial, considerando que la mayor parte del utilizado a nivel industrial todavía se genera mediante el reformado con vapor, que requiere de gas natural.

Si bien Airbus ZEROe ve al hidrógeno como el futuro de la aviación comercial, también existen proyectos para crear métodos de propulsión eléctrica a batería. CATL, por ejemplo, está haciendo una apuesta importante por sus baterías condensadas. Las mismas prometen brindar más del doble de la densidad energética que la disponible hoy en las baterías de iones de litio convencionales. La firma china dijo en su anuncio que no solo planea incluirlas en coches eléctricos, sino también en aviones de pasajeros eléctricos de gran porte.