La aviación, junto con el transporte marítimo, son las dos asignaturas pendientes de la electrificación que ya se está viviendo en los medios terrestres. Los grandes requerimientos energéticos de ambos sectores obligan a dejar a un lado —al menos de momento— el formato de la batería de litio. Sin embargo, existen otras alternativas en el mundo del hidrógeno que sí pueden solucionar sus problemas de emisiones.
La industria aeronáutica es también de las más exigentes en cuanto a medidas de seguridad. Por eso, cada movimiento y nueva tecnología se analiza y prueba con detenimiento antes de dar el paso a su integración en una aeronave comercial. Un proceso en el que está inmersa Airbus y su equipo ZEROe.
A finales del pasado 2023, ZEROe encendió por primera vez el iron pod, el sistema de propulsión basado en hidrógeno y diseñado por Airbus para su avión eléctrico que recoge todo lo necesario en una única cápsula. Además de la pila de combustible, contiene los motores eléctricos imprescindibles para hacer girar la hélice y los sistemas que los controlan y mantienen refrigerados.
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Un concepto que tiene previsto llegar al mercado antes del año 2035 como parte de la nueva senda de la compañía aeronáutica para la fabricación de plataformas sin emisiones. Además de este modelo con pila de hidrógeno, Airbus también cuenta con otros métodos de propulsión eléctricos, dependiendo de las necesidades operativas y de los trayectos para los que están diseñados los aviones.
Hidrógeno en los aviones
Los cuatro diseños de aviones eléctricos en los que está trabajando Airbus vieron la luz en el año 2020. Basados todos en el hidrógeno, tres de ellos tienen planeado utilizar motores híbridos y de combustión de hidrógeno como fuente de energía, mientras que el cuarto apuesta por un esquema totalmente eléctrico a través de pilas del mismo elemento de la tabla química.
Avión ZEROe con los motores cápsula
Estas pilas de combustible funcionan transformando el hidrógeno en electricidad mediante una reacción química, emitiendo únicamente agua. Esta alternativa a la combustión se ha conformado como la mejor posicionada para aviones con trayectos regionales, como los que unen las islas de un archipiélago.
Si bien la tecnología de pila de hidrógeno no era algo realmente novedoso en ese año, desde Airbus indican que por entonces no existía un sistema capaz de generar la cantidad de energía suficiente como para alimentar el motor de un avión. A finales de 2020, Airbus creó una nueva empresa con el fin de "desarrollar pilas de combustible de hidrógeno" especialmente diseñadas para la aviación.
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Una de las pruebas más importantes de la corta historia del programa se produjo en junio de 2023, cuando la pila de combustible de grado aeronáutico se probó en las instalaciones de la compañía. El examen fue todo un éxito: logró una potencia de máxima de 1,2 megavatios, allanando el camino hacia su integración con el resto de componentes del motor.
Y así es como llega la última prueba realizada a finales de 2023, que Airbus ha comunicado recientemente. "Los motores eléctricos de la cápsula funcionaron por primera vez con pilas de combustible de hidrógeno", según señalan.
Airbus A380 con el motor integrado en el fuselaje
"Fue un gran momento para nosotros porque la arquitectura y los principios de diseño del sistema son los mismos que veremos en el diseño final", ha declarado Mathias Andriamisaina, jefe de pruebas y demostración de ZEROe. "El canal de potencia completo funcionó a 1,2 megavatios, la potencia que pretendemos probar en nuestro demostrador A380".
Airbus cuenta con una unidad de este modelo de avión —el comercial más grande del mundo— como banco de pruebas; integrarlo en el fuselaje será el siguiente gran paso de la compañía. Con este movimiento pretenden observar cómo interactúan los numerosos sistemas durante las pruebas, lo que les permitirá avanzar una vez que se hayan completado con éxito.
"Este proceso es la forma en la que aprendemos qué cambios deben realizarse para que la tecnología sea apta para el vuelo", ha declarado Hauke Peer-Luedders, director de sistemas de propulsión de pila de combustible en ZEROe. "Medimos cómo funciona el sistema de propulsión en su conjunto probando la potencia necesaria para las diferentes fases del vuelo", señala. Por ejemplo en el despegue, donde se exige el máximo de potencia, y durante el crucero, donde se necesita menos pero durante más tiempo.
Motor de quita y pon
El planteamiento de Airbus con este sistema es el de equipar el iron pod a una aeronave regional de ala alta. En particular, se espera que cada uno de los aviones lleve 6 pods —3 en cada ala—, con una hélice de 8 palas cada uno de ellos.
Donde de verdad radica la innovación es en el concepto de poder quitar y poner el pod. "Cada cápsula se puede desmontar y volver a montar en un tiempo récord", señalaron desde la compañía cuando lo presentaron. "Este enfoque podría proporcionar una solución práctica y rápida para el mantenimiento y, potencialmente, el repostaje de hidrógeno en los aeropuertos".
Cada una de las cápsulas es, en esencia, un sistema de propulsión de hélice independiente. De ahí la facilidad para retirarlo sin que el resto de sistemas del avión se vea afectado. Están compuestos por la propia hélice, motores eléctricos, pilas de combustible, un tanque de hidrógeno líquido, sistema de enfriado y un conjunto de equipos auxiliares.
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"Se suministran hidrógeno y aire a las pilas de combustible para generar corriente eléctrica", explican desde Airbus. "La electrónica de potencia la transforma y alimenta los motores eléctricos que giran el eje solidario a la hélice" y se produce un empuje hacia adelante, con el que despega y se mantiene en el aire el avión.
Otros conceptos
Además del iron pod que acaba de probar, la compañía europea tiene en su porfolio otros 3 diseños de avión que funcionan con hidrógeno y combustible de aviación tradicional. El más grande de todos es el denominado ZEROe Turbofan, que cuenta con un motor a reacción como el presente en la mayoría de los aviones comerciales convencionales. Según Airbus, este diseño podría transportar a menos de 200 pasajeros a más de 3.700 km.
Resto de los aviones de la familia ZEROe
Empleando una tecnología similar está el ZEROe Turboprop de hélices. La principal diferencia de este respecto al iron pod es que quemará hidrógeno para generar el movimiento de las palas, en lugar de recurrir a una pila de combustible. Podría acomodar a menos de 100 pasajeros a una distancia de más de 1.800 km.
El último de los conceptos presentados por Airbus es el Blended-Wing-Body (BWB), que cuenta con el diseño más rompedor de todos. "El interior excepcionalmente amplio del fuselaje del BWB abre múltiples opciones para el almacenamiento y la distribución de hidrógeno", apuntan desde la compañía. "Aquí, los tanques se encuentran debajo de las alas y dos motores turbofan de hidrógeno proporcionan empuje".