El hidrógeno, vector energético para el avión del futuro

Las pilas de combustible y la tecnología del hidrógeno van a representar un papel fundamental en este proceso, donde el objetivo es conseguir un avión “totalmente eléctrico”.

Existe mucho interés por parte de la comunidad científica en estudiar nuevas formas de generación de energía eléctrica que sean respetuosas con el medioambiente. La generación de energía eléctrica a partir de pilas de combustible alimentadas con hidrógeno es una muy buena opción, en el sentido de que no son contaminantes, no hacen ruido, ahorran combustible,…

Diversos son los intentos que se han llevado a cabo para ir obteniendo logros en este campo. Por un lado, están los diseños de vehículos aéreos no tripulados (UAVs) totalmente eléctricos. En ellos las pilas de combustible operan con hidrógeno que se encuentra almacenado en tanques dentro del propio avión. Así, empresas como Boeing, están trabajando en prototipos para demostrar las ventajas del uso de las pilas de combustible en la propulsión de UAVs. Además, del proceso inherente a la pila, se producen subproductos aprovechables, como el agua, que puede ser reciclada para uso interno en el avión, por ejemplo, en los baños.

España, representada a través del INTA
En los grandes aviones comerciales, estos cambios van más lentos. La implementación de esta tecnología empieza en las unidades de energía auxiliares (APUs), que son las encargadas de proporcionar energía en el avión para arrancar los motores, que funcione el aire acondicionado y las luces, para suministrar presión,… Las pilas de combustible, en su estado actual de desarrollo, no pueden sustituir al sistema de propulsión de los aviones, porque no son capaces aún de suministrar suficiente energía. Es necesario primero que la tecnología esté aun más desarrollada.

En el proyecto europeo “Avión de Potencia Optimizada” (POA), por ejemplo, se trabaja en la sustitución de los sistemas energéticos auxiliares por pilas de combustible para reducir el consumo de las APUs y conseguir de esta forma un sistema energéticamente más eficiente. Cuenta con un amplio abanico de cooperantes, tanto empresas privadas como organismos públicos europeos. La presencia española está representada por el Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA), CESA SA. y SENER SA.

Alta seguridad
El hidrógeno necesario para alimentar la pila de combustible en el avión se puede obtener de varias formas. Muchos de los diseños experimentales probados hasta ahora, cargan el avión con hidrogeno en tanques de alta presión especialmente diseñados para ellos. Pero el almacenamiento de hidrogeno es peligroso, implica riesgos y además sería necesario hacer cambios tanto en el diseño de los aviones como en la logística para alimentar el vehiculo.

Por otro lado, la baja densidad del hidrógeno, hace que el combustible se consuma rápido, lo que se traduciría en tiempos de vuelo cortos. Para solventar estos inconvenientes, se están abriendo vías de investigación que estudian cómo producir hidrogeno en el mismo avión con el combustible que está a bordo, el queroseno. Todo esto está aún en fase de investigaciones previas, pero el interés es grande, al ser un elemento del que se puede disponer y que no llevaría asociado grandes cambios ni en la configuración del propio avión, ni en la distribución de fuel que alimente las pilas de combustible.

Las pilas de combustible
Se están estudiando dos posibles vías para reformar el queroseno a bordo. La primera de ellas prevé un reformado previo del queroseno para obtener una corriente rica en hidrógeno que alimente la pila de combustible. La segunda opción es crear una pila de combustible que transforme directamente el hidrocarburo en energía eléctrica. Este nuevo sistema sería más dynamico y ligero, lo que disminuiría el peso de los equipos, pero la tecnología para lograr esto aún esta en fase de investigaciones previas.

Conscientes de la repercusión de esta nueva tecnología en el sector aeroespacial, el Círculo de Innovación en Materiales, Tecnología Aeroespacial y Nanotecnología (CIMTAN) está desarrollando un informe de Vigilancia Tecnológica sobre este tema para finales de año. Se pretende así, dar una visión del estado actual de la técnica, además de un análisis de las tendencias de investigación que la comunidad científica esta siguiendo.