El objetivo del proyecto H2ELIOS es la fabricación y prueba de un primer demostrador de tanque de hidrógeno líquido para aviación. Su objetivo es alcanzar hasta 150 kg de capacidad de almacenamiento. Este deposito estará integrado en el fuselaje. Este avance permitirá validar un innovador concepto de almacenamiento de hidrógeno. Se intentará alcanzar en 2025 un nivel de desarrollo tecnológico TRL5, es decir, una tecnología validada en un entorno industrialmente relevante.
H2ELIOS es otro gran proyecto de hidrógeno en España. Permitirá asimismo demostrar las posibilidades de integración estructural en una aeronave de este tipo de tanque de almacenamiento, minimizando el impacto en peso del empleo de hidrógeno como combustible. El proyecto H2ELIOS contempla una segunda fase donde se tratará de validar tanques de hidrógeno de hasta 600 kg. de capacidad.
H2elios el proyecto de un tanque de hidrógeno líquido
El hidrógeno ha sido identificado como uno de los principales combustibles alternativos para eliminar por completo las emisiones de CO2 a la atmosfera durante la operación de vuelo. Su almacenamiento seguro en aeronaves es uno de los principales desafíos tecnológicos a los que se enfrenta la industria aeronáutica en su camino hacia la descarbonización. La solución de tanque a desarrollar en H2ELIOS será compatible con sistemas de propulsión basados tanto en células de combustible como motores de combustión de hidrógeno. También, servirá para cualquier tipo de hibridación entre los sistemas de propulsión actuales. H2ELIOS velará asimismo porque el ciclo completo de vida del tanque tenga el mínimo impacto ambiental y emisiones. Se buscan soluciones de reciclaje de los materiales y métodos eficientes en su fabricación.
H2ELIOS es un proyecto impulsado por numerosas empresas de hidrógeno y centros de investigación y universidades: Aciturri, Alestis Aerospace, Piaggio, Pipistrel, Test-Fuchs, Applus, Aimen, Fraunhofer, CIRA, NTNU (Norwegian University of Science and Technology), Universidad de Patras, Universitat Politècnica de Catalunya y EASN (European Aeronautics Science Network).
El proyecto H2ELIOS disfruta del soporte de EASA (European Union Aviation Safety Agency), que permite garantizar la aeronavegabilidad y certificación futura de la solución. Al mismo tiempo, cuenta con el apoyo de un consejo asesor integrado por Airbus, Linde, Lufthansa Technik, Iberia, Honeywell, ENERSENS, INECO y Cryospain.
La relación de llenado del tanque de hidrógeno
El hidrógeno licuado sólo puede transportarse en tanques criogénicos (criotanques), que mantienen temperaturas inferiores a -253⁰C, el punto de ebullición del hidrógeno. A pesar del aislamiento térmico, el combustible licuado en un criotanque experimenta cierto grado de vaporización.
El flujo de vaporización se mide como “Boil-Off Gas”. Un BOG demasiado alto puede dar lugar a un exceso de presión interna dentro del tanque, lo que provoca grietas y fisuras. Por ello, comprender y controlar el BOG es un factor clave en el diseño de criotanques.
La relación de llenado del tanque de hidrógeno, conocida como FR es la relación entre la masa de combustible licuado en el tanque y la capacidad del tanque a 15⁰C. Este es un parámetro de diseño crítico. El proyecto anterior se puede beneficiar de unos avances tecnologicos desarrollados por un equipo de cientificos, de la Universidad Nacional de Pusan (Corea del Sur), liderado por el profesor Jong-Chun Park.
A partir de sus experimentos, los investigadores descubrieron que el BOG aumenta cuadráticamente con la FR. Sin embargo, la temperatura en la fase líquida permanecía constante, la temperatura de la fase vapor disminuía de forma no lineal con la FR.
Las pruebas en el llenado de tanques de hidrógeno
Los investigadores realizaron simulaciones de flujo térmico que mostró visualmente las transferencias de calor, los flujos térmicos y la vaporización dentro del tanque aislado al vacío.
Los investigadores validaron sus simulaciones con los datos de los experimentos realizados en colaboración con Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering (DSME).
La técnica de simulación térmica multifásica utilizada permite acelerar el diseño de criotanques comerciales para hidrógeno licuado. Las aplicaciones de esta investigación son muy variadas, y constituyen un impulso al desarrollo de las tecnologías de hidrógeno.
