Casos reales de desarrollo tecnológico de hidrogeno en aviación
Cryoprop
Airbus ha construido un demostrador tecnológico denominado Cryoprop, destinado a la mejora del funcionamiento de los aviones de hidrógeno. Tiene 2 megawatios de potencia, y está refrigerado por hidrógeno líquido. Este desarrollo sigue al demostrador puesto en marcha con un sistema integrado de propulsión criogénica de 500 kW. El fluido reducirá la temperatura a través de un bucle de recirculación de helio.
Esta tecnología busca madurar sistemas de propulsión electrificada de próxima generación y explorar superconductores alimentados por hidrógeno líquido que actúa también como refrigerante. Cryoprop sigue siendo un proyecto de laboratorio y banco de pruebas tecnológico para validar conceptos de propulsión criogénica y superconductividad. El demostrador está todavía una fase de investigación y desarrollo tecnológico. Aún, no es un avión funcional ni un sistema cercano a producción comercial
Un sistema integrado de propulsión criogénica es un conjunto de componentes y tecnologías, que utilizan combustibles almacenados a temperaturas extremadamente bajas. Los elementos integrantes son:
Combustible criogénico: Usa hidrógeno líquido y oxígeno líquido.
Tanques de almacenamiento: Diseñados para mantener temperaturas criogénicas.
Sistemas de aislamiento térmico: Minimiza la transferencia de calor.
Bombeo criogénico: Transporta el combustible a alta presión.
Motores criogénicos: Optimizados para combustibles a bajas temperaturas.
Sistemas de regulación de presión: Mantienen estabilidad operativa.
Integración con la aeronave: Diseñado para maximizar la eficiencia y la seguridad.
Control térmico: Gestiona la temperatura durante el vuelo.
Mejoras en la superconductividad
A través de su filial Airbus UpNext estudia la aplicación de la superconductividad para mejorar las prestaciones de los motores eléctricos de hidrógeno que equiparán a los aviones comerciales del futuro. El proyecto lo desarrolla un equipo de Airbus en Toulouse (Francia) y Ottobrunn (Alemania), que impulsa los aviones de hidrógeno. El nuevo demostrador permitirá mejorar el rendimiento del sistema de propulsión, lo que se traducirá en un importante potencial de ahorro de peso y combustible.
Además de las mejoras en densidad de energía que se puedan lograr, también se evaluarán aspectos relacionados con la seguridad, la industrialización, el mantenimiento y las operaciones. Este proyecto dará a Airbus la oportunidad de fomentar un nuevo ecosistema para acelerar la introducción de nuevos productos. Se destacan áreas como cables superconductores, motores de hidrógeno, electrónica de potencia criogénica y sistemas de refrigeración criogénica. Este desarrollo tecnológico también esta enmarcado dentro del proyecto Cryoprop.
Desarrollos tecnológicos de hidrógeno en aviación
A medida que avanzamos hacia una era de vuelos más rápidos y sostenibles, el hidrógeno emerge como un catalizador esencial para la evolución del espacio aéreo hacia una aviación más ecológica y avanzada. Al utilizar hidrógeno como combustible alternativo al queroseno, no sólo se busca alcanzar velocidades supersónicas, sino también abordar la necesidad crítica de energía limpia y de bajo coste en la aviación.
Proyecto ECHO
La primera fase del Proyecto ECHO finalizó con éxito presentando sus resultados en el Concepto de Operaciones del Espacio Aéreo Superior (HAO). La startup de hidrógeno ha establecido un marco para operaciones seguras y eficientes por encima de los niveles de vuelo convencionales. La fase dos del proyecto, denominada ECHO2, busca llevar este logro a un nivel superior. Pretende validar soluciones que faciliten la integración operativa de HAO en el Tráfico Aéreo y la Gestión del Espacio Aéreo (ATM).
La fase ECHO2 se enfoca en lograr un nivel de madurez TRL6. Su objetivo es alcanzar soluciones prácticas y armonizadas para la implementación segura y eficiente del HAO en la red de aviación europea. Entre los objetivos clave se encuentran:
· Módulo de monitoreo en tiempo real para el espacio aéreo superior: Destinus contribuirá al desarrollo de un módulo que, junto con la estación de trabajo asociada para el administrador de red EUROCONTROL, mejorará la conciencia situacional a nivel de red. Esto facilitará la gestión del flujo de tráfico aéreo y la capacidad de manejar crisis y contingencias de manera efectiva.
· Procedimientos de integración operativa terrestre y aire-Tierra para HAPS: La fase ECHO2 se dedicará al desarrollo de procedimientos que aborden la integración de operaciones de sistemas de plataformas de gran altitud (HAPS) en el ATM, cubriendo aspectos cruciales como comunicaciones, navegación y vigilancia (CNS).
· Procedimientos para operaciones de vehículos supersónicos, hipersónicos y suborbitales: Destinus liderará esfuerzos para crear procedimientos que faciliten la integración operativa de vehículos supersónicos, hipersónicos y suborbitales en el ATM. En particular, aborda aspectos esenciales de comunicaciones, navegación y vigilancia (CNS).
Destinus es una empresa pionera en la industria aeroespacial europea. Tiene una participación destacada en el Proyecto ECHO. ECHO significa Concepto Europeo de Operaciones del Espacio Aéreo. Este proyecto está impulsado por la Unión Europea y la Empresa Común SESAR 3 (S3JU), y coordinado por Eurocontrol. Representa un paso crucial hacia la redefinición de las operaciones aéreas en niveles superiores de vuelo.
Otros avances tecnológicos con hidrógeno en aviación
Otros desarrollos tecnolgicos dignos de mencionarse son los siguientes:
· DLR HY4 completó en 2023 la primer vuelo piloto con hidrógeno líquido de más de 3 horas. Este hito ha ampliado el rango operativo en aviación ligera.
· ZeroAvia ha desarrollado sistemas de propulsión de hidrógeno para regionales de hasta 20 asientos. Ahora trabaja en escalamiento a aeronaves mayores.
· Proyectos de motores híbridos (combustible + batería) se ven como soluciones intermedias. Es una linea de trabajo para reducir emisiones antes de aviones totalmente basados en hidrógeno.
