La perspectiva de vuelos propulsados por hidrógeno significa más oportunidades para viajar sin fósiles, y los avances tecnológicos para hacerlo realidad se están acelerando. Un nuevo estudio de la Universidad Tecnológica de Chalmers en Suecia sugiere que casi todos los viajes aéreos dentro de un radio de 750 millas (1.200 km) podrían realizarse mediante aviones propulsados por hidrógeno para 2045, y que se está desarrollando un nuevo intercambiador de calor de esta gama con Puede ser más.
“Si todo encaja, la comercialización de los vuelos con hidrógeno puede avanzar muy rápido. Ya en 2028, los primeros vuelos comerciales con hidrógeno podrían realizarse en Suecia”, afirma Thomas Grønstedt, profesor y director de la Universidad Tecnológica de Chalmers. del Centro de Competencia TechForH2* en Chalmers.
Algunos de estos avances tecnológicos se pueden ver dentro del Túnel de Viento Chalmers, donde los investigadores prueban las condiciones del flujo de aire en instalaciones modernas. Aquí se están desarrollando motores de alta energía que allanarán el camino para un vuelo seguro y eficiente con hidrógeno para vehículos pesados.
El futuro de la aviación de hidrógeno de corto alcance para los países nórdicos
Para la aviación propulsada por hidrógeno, los vuelos de corta y media distancia son los más cercanos a realizarse. Un estudio publicado recientemente por Chalmers muestra que los vuelos propulsados por hidrógeno tienen el potencial de satisfacer las necesidades del 97 por ciento de todos los vuelos dentro de los países nórdicos y el 58 por ciento del volumen de pasajeros nórdicos para 2045.
Para este estudio, los investigadores utilizaron un modelo de avión existente con una distancia máxima de vuelo de 750 millas y adaptado para funcionar con hidrógeno. La investigación, dirigida por Christian Svensson, estudiante de doctorado en el grupo de investigación de Tomas Grønstedt, también demostró un nuevo tanque de combustible que podía contener suficiente combustible, estaba lo suficientemente aislado para contener hidrógeno líquido súper frío y también era más liviano que los actuales basados en fósiles. unos. sistema del tanque de combustible.
Nuevos intercambiadores de calor para una mejor eficiencia del combustible
Los intercambiadores de calor son una parte importante de la aviación de hidrógeno y son una parte importante de los avances tecnológicos que se están produciendo. Para mantener el sistema de combustible liviano, el hidrógeno debe estar en forma líquida. Esto significa que el hidrógeno se mantiene superenfriado en el avión, normalmente a unos -250 grados centígrados. Al recuperar el calor de los gases de escape calientes de los motores a reacción y enfriarlos en lugares estratégicos, se vuelven más eficientes. Para transferir el calor entre el hidrógeno ultraenfriado y el motor, se necesitan nuevos tipos de intercambiadores de calor.
Para afrontar este desafío, los investigadores de Chalmers han estado trabajando durante varios años para desarrollar un tipo de intercambiador de calor completamente nuevo. La tecnología, ahora pendiente de patente por parte de su socio GKN Aerospace, aprovecha la baja temperatura de almacenamiento del hidrógeno para enfriar los componentes del motor y luego inyecta calor de los gases de escape en la cámara de combustión. Utiliza combustible para precalentarlo varios cientos de grados.
“Cada grado de aumento de temperatura reduce el consumo de combustible y aumenta la autonomía. Hemos podido demostrar que los aviones de corta y media distancia equipados con el nuevo intercambiador de calor pueden reducir su consumo de combustible en aproximadamente un ocho por ciento. es un resultado muy bueno con un solo componente”, afirma Carlos Zesto, profesor asociado de la División de Mecánica de Fluidos de Chalmers y uno de los autores del estudio.
Los investigadores también señalan que con una mayor optimización, este tipo de tecnología de intercambiador de calor en un avión comercial Airbus A320 normal podría proporcionar una autonomía de hasta el diez por ciento, o el equivalente a la ruta Gotemburgo-Berlín (unas 450 millas).
Suecia promete grandes inversiones a pesar de los desafíos
El desarrollo de futuras soluciones de aviación con hidrógeno se está llevando a cabo en un frente amplio, con gobiernos, universidades y empresas privadas trabajando juntos. En Suecia, el grupo de innovación, el Centro Sueco de Desarrollo del Hidrógeno (SHDC), reúne a actores clave, incluidos líderes de la industria y académicos. En un seminario reciente del SHDC, los investigadores de Chalmers presentaron su trabajo y varias empresas comerciales dieron testimonio de importantes inversiones en vuelos con hidrógeno en los próximos años. Si bien la tecnología está bien desarrollada, los desafíos radican en las grandes inversiones requeridas y en el desarrollo de la infraestructura, los modelos comerciales y las asociaciones para poder producir, transportar y almacenar hidrógeno para que la transición del hidrógeno al vuelo sea posible. La transición total requeriría alrededor de 100 millones de toneladas de hidrógeno verde al año.
“Las expectativas de la industria son que entre el 30 y el 40 por ciento de la aviación mundial funcionará con hidrógeno para 2050. Es probable que durante muchos años necesitemos una combinación de aviones propulsados por electricidad para el medio ambiente. -combustible para aviones e hidrógeno. Pero cada avión que puede funcionar con hidrógeno procedente de energías renovables reduce las emisiones de dióxido de carbono”, afirma Tomas Grönstedt.
Dentro de TechForH2, existen buenas condiciones para afrontar el desafío del hidrógeno y, con un presupuesto de 162 millones de coronas suecas (equivalentes a 15,5 millones de dólares), el centro de competencia puede contribuir al desarrollo de varias áreas de investigación diferentes relacionadas con el hidrógeno y el transporte pesado. . .
Más sobre TechForH2
- TechForH2 es un centro de competencia para la investigación multidisciplinaria del hidrógeno con el objetivo general de desarrollar nuevas tecnologías en la propulsión de hidrógeno para vehículos pesados como un paso clave hacia la transición a un sistema de transporte libre de fósiles.
- TechForH2 está establecida por la Universidad Tecnológica de Chalmers (Suecia) y es una empresa conjunta con Ryz, Volvo, Scania, Siemens Energy, GKN Aerospace, Powercell, Axion, Insploren, Johnson Matthey y Stena.
- Con financiación de la Universidad Tecnológica de Chalmers, la Agencia Sueca de Energía y los socios del centro, el centro tiene un presupuesto total de aproximadamente 162 millones de coronas suecas durante un período de cinco años en la primera fase, con posibilidad de prórroga por cinco años más. .
- El centro lleva a cabo investigaciones en varias áreas, como el desarrollo de materiales, la producción, la gestión térmica, las pilas de combustible, los sistemas de vehículos, los sensores, la seguridad y diversos aspectos sociales de la transición al funcionamiento del transporte pesado con hidrógeno.
Más sobre hidrógeno y vuelos de hidrógeno:
- El hidrógeno, H2, es un gas invisible, inodoro e inestable que se licua a unos -250 grados Celsius (20 K).
- Si el hidrógeno se produce utilizando energía renovable, está libre de emisiones de dióxido de carbono. Esto se llama “hidrógeno verde”.
- Los vuelos de hidrógeno pueden funcionar eléctricamente, utilizando pilas de combustible que convierten el hidrógeno en electricidad mediante catálisis, o mediante motores a reacción, donde el hidrógeno se quema en una turbina de gas.
- El hidrógeno tiene más energía por kilogramo que el queroseno actual y también tiene la ventaja de que los productos residuales de la combustión son principalmente vapor de agua.
- El gas es altamente inflamable si se mezcla con aire, por lo que los sensores de alto rendimiento son esenciales.
- En la industria, el hidrógeno se utiliza actualmente, por ejemplo, en la producción de acero libre de fósiles.
