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La descarbonización de la aeronáutica

José Antonio Poyato Moreira

José Antonio Poyato Moreira

AERTEC / Airport Operations

Ya comentamos en este blog hace unos meses (ver artículo “Aeropuertos y la lucha contra el cambio climático”) que todos tenemos un papel que jugar en la lucha contra el cambio climático. No hay duda alguna de que la acción climática dentro de la industria aeronáutica no solo está planteada en el plano teórico, sino que forma parte de la agenda de trabajo de todos los implicados desde hace muchos años.

El sector de la aviación emite anualmente más de 900 millones de toneladas de dióxido de carbono a la atmósfera, lo que supone entre un 2% y un 3% de las emisiones mundiales. Si bien los esfuerzos de la industria están consiguiendo reducir las emisiones en un 2% anual, por su parte, el transporte aéreo crece más del 3,5% de media cada año (excepción hecha de 2020 con motivo de la pandemia mundial). Esto significa que el esfuerzo todavía no es suficiente.

El hidrógeno siempre ha estado en el punto de mira y es, en la práctica, una de las alternativas que la industria aeronáutica está explorando para la reducción de emisiones de CO2.

En este contexto, la industria aeronáutica está realizando grandes avances, mejorando la eficiencia de las aeronaves, optimizando materiales, gestionando de forma más eficaz los procesos y reduciendo globalmente sus emisiones, tanto como industria, como en lo relativo al propio funcionamiento de las aeronaves.

Desde hace algo más de una década, una parte importante de las inversiones de la industria aeroespacial se ha centrado en la búsqueda de sistemas de propulsión que permitan incrementar la eficiencia de las aeronaves a la vez que reduzcan las emisiones no deseables a la atmósfera. La descarbonización es, en la práctica, un desafío importante para la aviación y un reto que el sector ha abordado con decisión.

 

El hidrógeno verde como combustible para aviones

 

El hidrógeno siempre ha estado en el punto de mira y es, en la práctica, una de las alternativas que la industria aeronáutica está explorando para la reducción de emisiones de CO2. El hecho de que no produzca emisiones nocivas le ha hecho ser considerado como un combustible sostenible y centro de numerosos proyectos para su utilización en la aeronáutica.

Así pues, el empleo de hidrógeno líquido se presenta como una alternativa sólida para conseguir el objetivo de neutralidad de carbono fijado por la Unión Europea: equilibrar la cantidad de CO2 liberada con la capturada de forma natural para 2050.

La mayor parte del hidrógeno del mundo actual se produce al reformar el metano a partir del gas natural, un combustible fósil, que produce dióxido de carbono. Sin embargo, se están realizando esfuerzos para desarrollar hidrógeno verde utilizando una corriente eléctrica de una fuente renovable para convertir el agua en oxígeno e hidrógeno y reducir las emisiones en su producción. Si eso es posible, junto con la ausencia de emisiones de los propios aviones, la aviación podría convertirse en una forma de viaje verdaderamente ecológica.

Para que Europa logre plenamente los beneficios medioambientales del hidrógeno líquido como combustible, la producción de hidrógeno limpio (o verde) debe ampliarse drásticamente. El hidrógeno limpio se produce a partir del agua utilizando una corriente eléctrica de una fuente renovable, en lugar de a partir de combustibles fósiles. Hoy en día, solo una pequeña fracción del hidrógeno que se utiliza en Europa está limpia.

 

Airbus ha dado el gran paso

 

En los últimos se ha avanzado en el desarrollo de la tecnología subyacente de los aviones de hidrógeno. En 2008, Boeing voló el primer avión del mundo impulsado por hidrógeno desde un aeródromo cerca de Madrid, España, un vehículo monoplaza que demostró que la tecnología era posible. Y en 2016, el primer avión de hidrógeno de cuatro plazas, construido en Alemania por la agencia alemana de investigación aeronáutica (DLR), la Universidad de Ulm y una empresa llamada H2FLY, despegó del aeropuerto de Stuttgart.

Sin embargo, el gran fabricante aeronáutico Airbus ha sido el primero en presentar unos aviones comerciales impulsados íntegramente con hidrógeno: los prototipos ZEROe. Con el objetivo de 2035 para realizar el primer vuelo comercial con cero emisiones del mundo.

Los tres prototipos presentados por Airbus se basan en el hidrógeno como fuente de energía primaria para los motores de las aeronaves. De esta manera, el hidrógeno líquido sustituiría el queroseno como combustible y emitirían únicamente vapor de agua en lugar de dióxido de carbono como producto residual. Es decir, el método tradicional de propulsión motor de turbina de gas sería sustituido por un sistema de propulsión híbrido-eléctrico.

Las pruebas que ya se han realizado a escalas menores han puesto de manifiesto que pueden ser tan rápidos como los aviones convencionales y podrían llevar más de cien pasajeros a distancias superiores a mil kilómetros.

Los expertos de la industria proyectan que estos importantes avances son posibles dentro de cinco a diez años. Asumiendo estos desarrollos técnicos, la propulsión H2 es más adecuada para aviones de corto y de mediano alcance. Para estos casos, la propulsión impulsada por pilas de combustible surge como la opción más económica, respetuosa con el clima y energéticamente eficiente.

Los aviones de hidrógeno serían estéticamente similares a los aviones tradicionales. Los aviones más pequeños probablemente usarían hélices, con celdas de combustible impulsadas por hidrógeno que proporcionarían propulsión eléctrica para hacer girar las hélices. Los aviones más grandes podrían quemar hidrógeno para propulsar motores a reacción.

Los aviones de hidrógeno tienen esencialmente cuatro componentes principales: un sistema para almacenar de forma segura hidrógeno líquido, celdas de combustible para convertir el hidrógeno en electricidad, un dispositivo para controlar la potencia de las celdas y luego un motor para hacer girar una hélice o una turbina. Para fabricar aviones comerciales completos, estas cuatro áreas deben desarrollarse lo suficiente.

 

El futuro inmediato

 

Todavía hay un recorrido largo hasta que veamos los aviones de hidrógeno volando de forma regular, porque existen desafíos importantes por superar para que esto suceda. Pero si llegamos a ese punto, el futuro de la aviación podría ser mucho más ecológico de lo que es hoy y ser un transporte consecuente con un mundo descarbonizado.

Alcanzar estos objetivos dependerá de varios factores. En primer lugar, las tecnologías de almacenamiento de hidrógeno deben avanzar para transportar suficiente hidrógeno líquido en aviones para estos viajes. Será necesario idear nuevas formas de transportar hidrógeno a los aeropuertos para que los aviones puedan repostar en las pistas. Y se requerirán rediseños de los interiores de los aviones para descubrir cómo integrar todos los sistemas y tuberías necesarios para hacer funcionar aviones comerciales con hidrógeno.

Como innovación disruptiva, requerirá investigación y desarrollo significativos, inversiones y una regulación complementaria para las aeronaves propulsadas por hidrógeno. Adicionalmente, parte de las infraestructuras aeroportuarias también deberán someterse a remodelación, incluyendo mejoras relativas al transporte y abastecimiento de hidrógeno.

Y otro día hablaremos con más detalle de cómo los aeropuertos están optimizando sus procesos para obtener una gestión más eficaz y reducir globalmente sus emisiones de CO2.

 

Airbus zero emission

 

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