«El hidrógeno jugará un papel clave en la transformación de la aviación en un sistema sin emisiones de carbono en las próximas décadas.»
Bart Biebuyck es Director Ejecutivo de la Empresa Común Pilas de Combustible e Hidrógeno, FCH JU. (1)
La Empresa Común Pilas de Combustible e Hidrógeno (FCH JU) trabaja para facilitar la introducción de estas tecnologías en Europa sobre la base del potencial que tienen para lograr un sistema energético libre de emisiones de carbono. ¿Cómo está implementando el mercado europeo las tecnologías del hidrógeno y cuáles son sus principales ventajas?
En los últimos doce años, la FCH JU ha financiado ampliamente proyectos experimentales y de investigación con el objetivo de aumentar la viabilidad del mercado y la comercialización de tecnologías de pila de combustible e hidrógeno. Durante este tiempo, el mercado europeo ha crecido de forma considerable y nos hemos convertido en líderes en electrolizadores, estaciones de repostaje de hidrógeno, y trenes y autobuses de pila de combustible. Asimismo, se aprecia una demanda creciente de otras aplicaciones, como unidades de energía y calor microcombinadas. Estas tecnologías innovadoras permitirán a Europa integrar el uso de electricidad renovable en muchos sectores que hasta ahora eran difíciles de «descarbonizar». El electrolizador más económico, robusto y eficiente permitirá producir hidrógeno verde para su utilización como materia prima industrial en sustitución del hidrógeno basado en combustibles fósiles, o para cubrir la demanda de calor a alta temperatura en lugar del gas natural, el fueloil o incluso el carbón, con sus emisiones asociadas. El uso de pilas de combustible proporcionará a los usuarios finales del transporte una solución sin emisiones sin comprometer el rendimiento de sus vehículos (por ejemplo, en el rango de conducción y el tiempo de repostaje), tanto para automóviles como para aplicaciones de servicio pesado.
Como señala la Comisión Europea, se está subestimando el potencial que la propulsión de hidrógeno tiene en la reducción del impacto climático que supondrá eliminar las emisiones de carbono de la aviación para 2050. Hasta el momento, ¿cuáles son los principales pasos que ha dado el sector de la aviación en lo relativo a tecnologías de hidrógeno para afrontar este nuevo reto?
Junto con Clean Sky 2 Joint Undertaking, hemos encargado recientemente un estudio independiente (ver aquí) que analiza el decisivo papel que las innovadoras tecnologías del hidrógeno pueden desempeñar en la «descarbonización» del sector de la aviación.
Una de las conclusiones evidentes del estudio ha sido que el hidrógeno jugará un papel clave en la transformación de la aviación en un sistema sin emisiones de carbono en las próximas décadas. El hidrógeno, como fuente de energía primaria para la propulsión, ya sea para pilas de combustible, combustión directa en motores térmicos (turbinas de gas) o como componente básico para combustibles líquidos sintéticos, podría propulsar aviones con entrada en servicio en 2035 en rutas de corto alcance. Hace muy poco, se han efectuado los primeros vuelos con propulsión de hidrógeno.
Tras reconocer el enorme potencial de la propulsión de hidrógeno en la reducción del impacto climático que supone la aviación, el sector aeronáutico está intensificando sus inversiones para desarrollar aún más estas tecnologías. La electrificación de la propulsión de aviones es una clara tendencia del mercado. No obstante, a pesar de que la tecnología de las baterías ha mejorado considerablemente en los últimos 20 años, estas adolecen de baja densidad de energía gravimétrica, lo que hace que el hidrógeno y las pilas de combustible sean la alternativa natural para la futura propulsión eléctrica.
Los esfuerzos individuales llevados a cabo por empresas como Zeroavia o Airbus también han confirmado el importante potencial del hidrógeno.
La investigación desempeña un papel clave en el descubrimiento de todas las posibilidades que ofrecen las tecnologías del hidrógeno en el sector de la aviación. ¿Qué puede decirnos sobre la actual hoja de ruta de investigación e innovación y las áreas principales en las que se centra?
En líneas generales, hay cuatro áreas principales de investigación que requieren una investigación y un desarrollo considerables antes de que la propulsión de hidrógeno sea una realidad para la aviación. En primer lugar, necesitamos desarrollar sistemas ligeros de almacenamiento de hidrógeno líquido que puedan integrarse en las aeronaves, incluidos los sistemas de evaporación que permitan inyectar hidrógeno en forma gaseosa. En segundo lugar, se ha reconocido la necesidad de desarrollar pilas de combustible de más de 1,5 MW que cumplan con los requisitos de densidad energética del sector. Además, en el caso de aviones más grandes, hay que continuar desarrollando las turbinas de hidrógeno con bajas emisiones de óxidos de nitrógeno. Y por último, se debe optimizar toda la infraestructura de hidrógeno líquido en tierra. Todas estas áreas de investigación deben complementarse con un marco regulatorio adecuado, que incluya los códigos y las normas en vigor, con el fin de mejorar la explotación de estas tecnologías a escala europea e internacional. Los expertos del sector estiman que se tardarán de 10 a 15 años en conseguir estos importantes avances y, por consiguiente, la investigación debe comenzar ya.
Las tecnologías del hidrógeno requerirán un desarrollo significativo de la tecnología de las pilas de combustible y de los tanques de hidrógeno líquido, inversión en la flota y en las infraestructuras del hidrógeno y un marco de políticas a largo plazo. ¿Está el sector de la aviación listo para comenzar su transformación?
El hidrógeno y las pilas de combustible no son nuevos en el sector aeronáutico. Ya se han llevado a cabo con éxito muchas pruebas y avances. El recientemente adoptado Pacto Verde Europeo ha establecido ambiciosos objetivos de reducción de emisiones para 2030 y, en última instancia, reclama neutralidad climática en todos los sectores (no solo en el sector de la aviación) para 2050 en Europa. El coste de producir hidrógeno limpio descendió en los últimos años gracias a la electricidad renovable más barata y a la tecnología de producción más grande y económica. Al mismo tiempo, el rendimiento de las pilas de combustible en términos de durabilidad, capacidad y coste ha dado un gran paso adelante. Los desarrolladores de tecnología del hidrógeno y de las pilas de combustible están listos para trabajar codo con codo con el sector de la aviación para diseñar, probar y producir los componentes necesarios y hacer de la aviación sin emisiones una realidad diaria. Para que todas las piezas del puzle encajen en su sitio, se requiere una fuerte voluntad política combinada con un liderazgo industrial. Quedan muchas cosas por hacer, pero esta es una oportunidad que debemos aprovechar ahora.
Airbus ha presentado recientemente tres conceptos de aviones propulsados por hidrógeno, con los que asume el papel protagonista en la transición al hidrógeno. ¿Es este el estímulo necesario para apostar por el uso potencial del hidrógeno en la aviación?
Airbus ha anunciado recientemente su compromiso con la eliminación del carbono de todo el sector de la aviación y su anuncio de varios aviones basados en el hidrógeno ha supuesto la confirmación de lo que nuestro estudio ya había anticipado. Más allá de los planes conceptuales de Airbus, también la prueba de vuelo de Zeroavia, los planes de Francia de invertir 15.000 millones de euros en la industria aeroespacial anunciados hace solo unas semanas y la Estrategia de Hidrógeno europea convergen en la misma idea: el hidrógeno como energía para la aviación podría ser una solución viable y asequible y reducir significativamente el efecto sobre el clima que provocan los vuelos, pero solo si se obtiene ya el respaldo adecuado para I + I y para el sector de la aviación. Para hacer realidad nuestras audaces visiones de vuelos sin emisiones, tenemos un emocionante camino que recorrer.
(1) La Empresa Común Pilas de Combustible e Hidrógeno (FCH JU) es una asociación público-privada única que respalda actividades de investigación, desarrollo tecnológico y experimentación (IDT) en tecnologías de la energía del hidrógeno y las pilas de combustible en Europa. Su propósito es acelerar la introducción en el mercado de estas tecnologías y reconocer su potencial como instrumento para conseguir un sistema energético sin emisiones de carbono. Los tres miembros de la FCH JU son: la Comisión Europea, las industrias de pilas de combustible e hidrógeno, representadas por Hydrogen Europe; y la comunidad investigadora, a la que representa Hydrogen Europe Research.
