El avión de pila de combustible de hidrógeno más grande de la historia despega

Mar 16, 2023

En el mundo del automóvil, las baterías se están convirtiendo rápidamente en la fuente de energía del futuro. Sin embargo, para tareas más pesadas, simplemente no cortan la mostaza. Su densidad de energía, siendo una pequeña fracción de la de los combustibles líquidos, simplemente no puede hacer el trabajo. En áreas como estas, el hidrógeno promete ser un combustible más limpio del futuro.

Universal Hydrogen espera que el hidrógeno haga por la aviación lo que las baterías no pueden. La compañía ha estado desarrollando celdas de combustible listas para volar con este mismo propósito y ha comenzado vuelos de prueba con ese mismo objetivo.

Solo recientemente la tecnología de baterías ha avanzado lo suficiente como para construir autos eléctricos decentes y utilizables. Aún así, solo obtener unos cientos de millas de alcance de un sedán aerodinámico generalmente requiere más de mil libras de baterías. Para los aviones, que consumen mucha más energía que los automóviles, las baterías simplemente no son una fuente de energía viable. El hidrógeno, sin embargo, podría ser una alternativa viable, ya que tiene una densidad energética a la par de los combustibles fósiles. Se puede quemar en motores de combustión interna y motores a reacción, al igual que los combustibles fósiles, sin generar una salida de dióxido de carbono y una cantidad mínima pero medible de óxidos de nitrógeno. Aún mejor, se puede usar para producir energía eléctrica con solo agua como subproducto, mediante el uso de una celda de combustible.

El hidrógeno es muy comparable en densidad energética a los combustibles fósiles, tanto en peso como en volumen. A las baterías les va mucho peor en comparación. Sin embargo, tenga en cuenta que esta comparación es del combustible en sí y no tiene en cuenta la infraestructura de almacenamiento, como los tanques necesarios para mantener el hidrógeno a la temperatura y presión correctas.

Por esta razón, Universal Hydrogen ha estado trabajando en su primera gran prueba de vuelo con pila de combustible. La compañía completó recientemente las pruebas de taxi en febrero, lo que ayudó a obtener un certificado de aeronavegabilidad especial para su avión de prueba experimental De Havilland Canada Dash 8-300. Con eso en la mano, pudo realizar el primer vuelo en una serie planificada de pruebas de dos años.

Tradicionalmente, el Dash 8-300 es un avión turbohélice regional, capaz de transportar aproximadamente 50 pasajeros, según la configuración. En este caso, sin embargo, Universal Hydrogen modificó mucho el avión, reemplazando uno de sus motores con un motor eléctrico de la compañía de aviación MagniX. El motor recibió electricidad de una celda de combustible de hidrógeno de clase megavatio, mientras que el avión también estaba equipado con dos tanques de hidrógeno que transportaban un total de 30 kg de combustible.

Para su primera prueba en vivo, el avión, apodado Lightning McClean, se elevó a los cielos durante un vuelo de quince minutos. Alcanzó una altitud de 3.500 pies sobre el nivel del mar. La celda de combustible proporcionó hasta 800 kW de electricidad durante el vuelo, siendo el vapor de agua la única salida a la atmósfera. En la prueba se utilizaron aproximadamente 16 kg de combustible.

Por supuesto, la aviación es un negocio famoso por su conservación, por lo que el avión solo funcionaba con un motor de hidrógeno en esta etapa inicial. El otro turbohélice Pratt y Whitney estándar del Dash 8 funcionó durante el vuelo. Sin embargo, en un momento, la tripulación redujo el turbohélice casi al mínimo, y el avión voló casi en su totalidad solo con energía de celda de combustible. Por ahora, los vuelos de prueba son una demostración de bajo riesgo de la aviación de hidrógeno. Sin embargo, es importante recopilar datos en pruebas como estas, para que los sistemas de propulsión de hidrógeno lleguen al punto en que puedan certificarse como componentes listos para volar.

Si bien aún es pronto, Universal Hydrogen tiene un plan claro para el futuro del hidrógeno en la aviación. Sus pruebas no solo sirven para demostrar un sistema de propulsión impulsado por hidrógeno, sino también las ideas de la compañía sobre cómo cree que también se alimentarán los aviones de hidrógeno.

Universal Hydrogen no planea que los aeropuertos instalen nuevos tanques de combustible de hidrógeno e infraestructura de reabastecimiento de combustible. En cambio, emplea sus propios "módulos de hidrógeno" en su avión. Estos módulos estandarizados son esencialmente cartuchos de hidrógeno grandes, que la empresa compara con las cápsulas Nespresso. La idea es que puedan ser administrados fácilmente por la infraestructura logística y de carga aeroportuaria existente. Los módulos pueden simplemente cargarse en el fuselaje de un avión y conectarse a bordo. Desde el punto de vista de la empresa, esta metodología significa que todos los aeropuertos del mundo están automáticamente "listos para el hidrógeno".

Tener la cuestión del combustible resuelta también es clave para los objetivos futuros de Universal Hydrogen. La compañía ya tiene casi 250 pedidos de 16 clientes en sus libros para modernizar los aviones existentes con su tecnología de tren motriz de hidrógeno. La compañía espera comenzar a entregar estos pedidos, por un valor de más de $ 1 mil millones, tan pronto como en 2025. Ese puede ser un objetivo elevado dado que la compañía aún no ha obtenido aprobaciones de gran alcance para su tecnología. Sin embargo, es una gran muestra de fe de las aerolíneas establecidas que la cartera de pedidos de la compañía ya se está desbordando.

Si bien el primer vuelo de prueba fue un éxito, Universal Hydrogen aún tiene que superar muchos obstáculos. La empresa debe obtener las aprobaciones de la FAA y otras autoridades relevantes de todo el mundo para su tecnología. Para lograr esto, debe demostrar que el hardware está a la altura de los exigentes estándares de confiabilidad que se esperan en el mundo de la aviación.

Más allá de eso, también debe trabajar en los problemas relacionados con el almacenamiento, el transporte y la producción de hidrógeno. Los módulos de la compañía son una gran idea, pero sus soluciones actuales necesitarán escalarse para abordar cualquier cosa más allá de los vuelos más cortos. El hidrógeno puede ser denso en energía cuando se trata de peso, pero por volumen, es solo una cuarta parte de la densidad del combustible para aviones. Esto podría tener un impacto negativo en las cargas útiles de los aviones propulsados ​​por hidrógeno. La producción también es un problema. Hacer pasar hidrógeno a través de una celda de combustible puede ser limpio, pero producir hidrógeno puede ser un proceso bastante sucio en sí mismo. Los métodos de producción de hidrógeno verde que utilizan electricidad limpia son clave para que sea una opción más sostenible que desenterrar más jugo de dinosaurio.

Parece poco probable que el hidrógeno despegue como combustible automotriz principal. A pesar de esto, las baterías aún no ofrecen una solución viable para aplicaciones de servicio pesado como camiones, trenes y aviones. Hasta que surja algo mejor, es probable que el hidrógeno siga siendo la mejor apuesta para limpiar las emisiones de estas industrias. Solo se necesitará mucho trabajo duro e ingeniería para que eso sea una realidad en la próxima década o dos.