Serafín Escudero, Arquitecto de sistemas aeronáuticos sostenibles y experto en proyectos de I+D en Capgemini Engineering España, firma esta Tribuna de Opinión en Fly News, donde analiza las posibilidades de las tecnologías de hidrógeno en el sector para conseguir el comprmiso de Cero Emisiones netas en 2050, sus ventajas y los últimos desarrollos en los que trabaja el sector.
El sector aeronáutico vive en la actualidad un momento único debido a la necesidad de disminuir su impacto ambiental, que, según la Agencia Internacional de la Energía, en 2018 representaba casi el 3% del impacto mundial. La sociedad es consciente de esta situación y exige reducir las emisiones de CO2 y otros gases de efecto invernadero para el transporte aéreo. Así, la Unión Europa está impulsando un ambicioso plan para reducir estas emisiones en los próximos años (objetivos de ACARE Flightpath 2050: 75% CO2, 90% NOx, 65% contaminación acústica).
Entre las líneas tecnológicas, el sector aeronáutico y las instituciones europeas se centran en desarrollar y madurar las tecnologías en torno al hidrógeno, como uno de los pilares tecnológicos más prometedores y con más potencial. No en vano, el hidrógeno tiene una serie de ventajas que hacen pensar que podría ser una pieza fundamental de la solución que necesitarán los futuros aviones cero emisiones.
Algunas de ellas son su densidad calorífica 2,8 veces mayor que el queroseno convencional, en términos de masa; su versatilidad y tiempos de repostaje competitivos en su uso, debido a que es un elemento muy abundante en la naturaleza; sus cero emisiones de carbono, a través de combustión u oxidación directa; y su potencial escalabilidad de los conceptos asociados al H2 o sus enormes sinergias como vector energético con las fuentes de energía renovables.
En todo el mundo, las grandes empresas aeronáuticas están invirtiendo para aumentar el nivel de madurez de la tecnología del hidrógeno y poder competir con los actuales combustibles fósiles o los futuros combustibles sostenibles de aviación (SAF). Además, puede combinarse con biocombustibles o combustibles sintéticos, por tanto, también se le puede considerar un tipo de combustible SAF, combustible aeronáutico sostenible, del tipo “no drop-in”, ya que requiere de nuevas infraestructuras y equipos para su uso.
Claves para la introducción del hidrógeno en la Aeronáutica
Introducir el hidrógeno en la aeronáutica requiere no sólo del desarrollo de múltiples tecnologías para su uso en la aeronave, sino también de múltiples factores entre los que cabe mencionar la generación del hidrógeno, las infraestructuras para su almacenamiento y distribución, y otras relacionadas con la legislación, las normativas y la seguridad.
En cuanto a la generación del hidrógeno verde, es necesario mejorar y abaratar las tecnologías actuales, asegurando que pueda producirse en cualquier parte del mundo (otras de las ventajas del hidrógeno frente a los combustibles fósiles) y que pueda integrarse con los sistemas actuales y futuros de producción de energía, así como la red de distribución de otros gases (gaseoductos actuales).
Desde el punto de vista financiero, se debe trabajar para reducir los costes del ciclo completo del hidrógeno: producción, distribución, almacenamiento y su propio uso. Se espera reducir este coste en el medio plazo hasta alcanzar 2 euros/kg. para llegar, a más largo plazo, a un coste inferior a 1 euro/kg. Para conseguirlo, será necesario optimizar cada una de las fases del ciclo de vida de producción de este combustible y confiar plenamente en los métodos de producción de energía limpia para la síntesis del hidrógeno.
Desde el punto de vista técnico, la integración de nuevos sistemas de almacenamiento y sistemas de gestión térmica más eficientes en tecnologías de hidrógeno líquido (o en combinación con otros elementos como NH3) en aviones será de crucial importancia para la plena integración en la aviación civil. En este sentido, será necesario el desarrollo de nuevas tecnologías, materiales y arquitecturas de sistemas para almacenar el hidrógeno, especialmente en el interior de la aeronave, considerando las exigentes condiciones de almacenamiento del hidrógeno líquido (temperaturas criogénicas de -253ºC y/o presión de almacenamiento elevada).
Junto a estos desarrollos propios de la ingeniería, otras tecnologías son llamadas a acelerar y evolucionar significativamente los procesos y cadena de suministro en la producción de H2, como la computación cuántica, la inteligencia artificial, los sistemas hiperconectados o los gemelos digitales.
Finalmente, para garantizar la seguridad en el uso del hidrógeno, se requiere, además, desarrollar un marco regulatorio en cada uno de sus ámbitos. Esto proporcionará estabilidad a entidades, centros de investigación y usuarios. Al mismo tiempo, mejorará su versatilidad, ampliando su uso a aplicaciones donde aún no se ha integrado el hidrógeno, abriendo oportunidades tecnológicas y comerciales antes no planteadas.
Los gigantes de la aviación ya han comenzado a desarrollar iniciativas
Ante este panorama de oportunidades y retos, se observan desde hace varios años grandes inversiones y movimientos estratégicos entre las principales constructoras de aeronaves a nivel mundial, como son Airbus o Boeing, y sus principales empresas de suministro de tecnología; iniciativas que tienen como objetivo el manejo del hidrógeno en las operaciones de repostaje en tierra o la identificación de requisitos de infraestructura para futuras aeronaves de hidrógeno, entre otros.
En este contexto, los principales actores del sector están compartiendo no solo sus planificaciones para desarrollar los sistemas y equipos requeridos por los SAF o el hidrógeno puro, sino también trabajando en prototipos reales que demostrarán la viabilidad de la tecnología y desarrollando el ecosistema necesario para concebir las futuras aeronaves sostenibles. Y todo ello poniendo el foco en 3 pilares indispensables sobre los que se están impulsando los proyectos: el desarrollo de la próxima generación avión híbrido-eléctrico regional de bajas emisiones; la conceptualización de avión ultra eficiente de impacto cero; y el progreso del hidrógeno en la aviación.
Asimismo, para 2030, ya se están proponiendo los primeros vuelos en base a estos conceptos, desarrollándose previamente con demostradores reales. Un ejemplo en este sentido sería el gran proyecto HERA para el desarrollo de la siguiente generación de aviones híbrido eléctricos regionales.
En definitiva, sólo si se promueven y desarrollan los puntos clave citados anteriormente bajo un marco regulatorio y de financiación estable, será posible desarrollar soluciones que posibiliten el uso del hidrógeno verde en las futuras aeronaves sostenibles, uno de los avances tecnológicos con más potencial para reducir la huella de carbono en el sector aeronáutico.
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