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Hidrógeno como combustible alternativo en el transporte aéreo.

27/10/2020


Hidrógeno como combustible alternativo en el transporte aéreo | Blog

ARTÍCULO DE OPINIÓN

En una situación ajena a la actual crisis del COVID-19, mirando a datos de otros años. Según Flightradar24, se realizaron a nivel mundial, en un día puntual de agosto de 2019, un total de 143165 vuelos, 62716 de ellos comerciales, lo que supone un gasto de combustible considerable. Si se determina un consumo medio de 771 galones por hora, lo que unos 2918 litros/h (Consumo de un avión comercial, Airbus A320), y se establece una velocidad media crucero de 828 km/h, sería 291,8 litros por cada 100 km. Si se compara, por ejemplo, con el consumo en un turismo, el elevado peso del avión hace que la relación peso/potencia por pasajero sea en torno a 3 veces mayor que en un turismo. Por esta razón, la cantidad de combustible gastado por pasajero también sería 3 veces mayor en un avión. Este último dato sumando al gran movimiento aéreo,  determina la gran cantidad de combustible que es requerido en el sector. 

Las emisiones determinadas por el uso de queroseno en el sector aéreo, supone el 2,5% de todos los gases de efecto invernadero de la actividad humana. Éste porcentaje se verá incrementado, se estima que debido al aumento de vuelos, las emisiones lleguen a crecer hasta un 300% a mediados de siglo.

Las altas emisiones del sector, junto con los cambios que se están produciendo en el sector energético a nivel mundial, tiene como consecuencia la búsqueda de nuevos combustibles alternativos, que eliminen o reduzcan las emisiones de GEI y gases tóxicos. Aquí entra el papel del hidrógeno. El hidrógeno verde es una alternativa de combustible para vehículos, el cuál junto con la pila de combustible (dispositivo electroquímico) y oxígeno, produce energía eléctrica que es usada para mover un motor eléctrico.

En el caso de los aviones, la mayor parte del hidrógeno será empleado para la propulsión siendo usado como combustible. Al quemar hidrógeno se obtiene vapor de agua y en una muy baja proporción óxidos de nitrógeno, eliminándose por tanto, todas las emisiones de CO2. Otra parte del hidrógeno, irá hacia una pila de combustible con la que se obtendrá energía eléctrica que cubrirá la demanda eléctrica del avión.

Una vez definido el uso del hidrógeno como combustible, hay que determinar la forma más eficiente de almacenarlo. En vehículos cómo turismos, la cantidad de hidrógeno comprimido que tiene en sus tanques rondan los 6-7kg de hidrógeno, con los que se tiene una autonomía de alrededor de unos 600 kilómetros. En el caso de los aviones, dada la gran energía necesaria para impulsar  y mantener en vuelo un avión y la problemática que supone el albergar gases a presión en vuelo, se sugieren otra forma más eficiente de almacenamiento de hidrógeno. Esa opción es hidrógeno licuado, éste posee una energía de 7,68 MJ/l, en cambio el hidrógeno comprimido a 700 bar, tiene una energía por unidad de volumen de 4,82 MJ/l. El hidrógeno líquido supone el poder almacenar casi el doble de energía que si el hidrógeno estuviera a presión en forma de gas, por lo que se determina cómo la forma más eficiente.

El gran interés que está teniendo el hidrógeno en la movilidad, abre nuevas vías de implantación en todos los medios de transporte. En un futuro no muy lejano será una situación normalizada, el poder realizar que vuelos en los que el único combustible usado sea hidrógeno. 

Actualmente, Airbus acaba de presentar tres tipos de aeronaves que serán impulsados con hidrógeno, que se encontrarán volando en 2035. Los prototipos albergarán entre 100 y 200 pasajeros y conseguirán una autonomía de entre 1000-3700 kilómetros.  El primero de los tres modelos tiene un diseño turbofan, desarrollado con un motor a reacción con un ventilador en la parte frontal. Será capaz de realizar operaciones transcontinentales y será propulsado por dos motores de turbina de gas que funcionaría con hidrógeno. En la parte trasera se ubicarían los tanques dónde se almacenaría el hidrógeno líquido.

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Ilustración 1 Modelo Turbofan. Fuente:Airbus.

El segundo prototipo es un modelo pensando para aviones con 100 pasajeros con motores de turbina de gas modificados, denominado turbohélice. Esta opción es perfecta para viajes de corta distancia.

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Ilustración 2 Modelo Turbohélice. Fuente: Airbus.

El último prototipo, Ala mixta, diseñado por Airbus es una aeronave dónde las alas se fusionan con el cuerpo. Éste formato permite diferentes opciones para la disposición del almacenamiento de los tanques la distribución de cabina y  de los pasajeros. Este diseño actualmente es usado en el ámbito militar.

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Ilustración 3. Modelo Ala mixta. Fuente: Airbus.

El cambio de combustible supone el diseño y fabricación de nuevos aviones y a su vez, el cambio en los propios aeropuertos que requerirán de una nueva infraestructura que permita almacenar y repostar hidrógeno. Airbus quiere garantizar que el hidrógeno que será usado en sus aeronaves se haya obtenido de forma limpia, por ello debe ser obtenido por electrolisis con  energía renovable. 

La producción de hidrógeno con cero emisiones, determinaría que en todo el proceso, tanto de producción de combustible, como de vuelo de los aviones, las emisiones son cero. Esto supone un hecho muy relevante para transporte aéreo y para la descarbonización del sector. 

Centro Nacional del Hidrógeno empresa colaboradora de Tech4Fleet.

Vanesa Sendarrubias
Vanesa Sendarrubias

Técnico en la Unidad de Innovación Abierta
Centro Nacional del Hidrógeno

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