El reto del hidrógeno verde

El hidrógeno es el combustible más prometedor para una aviación menos contaminante, aunque actualmente su producción sigue consumiendo mucha energía, su almacenamiento es un reto y la infraestructura existente todavía no es la adecuada. En este contexto, ¿cómo puede contribuir el sector de la aviación a cumplir los ambiciosos objetivos de la UE para alcanzar las cero emisiones en 2050? No hay una única solución definitiva, pero se están desarrollando varios proyectos para lograr este objetivo.

Algunas de las empresas que han probado con éxito aviones propulsados por hidrógeno son Universal Hydrogen en California y ZeroAvia en Gran Bretaña. Al mismo tiempo, Airbus "espera tomar las decisiones necesarias sobre la mejor combinación de tecnologías del hidrógeno de aquí a 2025".

El hidrógeno es el elemento más común del universo y ya se utiliza ampliamente en la industria química y de fertilizantes. Pero extraerlo es complejo y requiere una enorme cantidad de energía. Como apunta Dominic Eagleton, de Global Witness: "Si se hace mal, es un combustible muy emisor". El mismo explica que el principal proceso de producción actual implica utilizar gas fósil: "Por cada Tm. de hidrógeno que se produce, se liberan como mínimo ocho toneladas de CO2, hasta unas 14 toneladas, dependiendo de cómo se haga. Otro punto importante es que, además, estamos hablando sólo de emisiones de dióxido de carbono, que se producen en el lugar de producción. Si nos fijamos en la cadena de suministro del gas fósil, se libera una gran cantidad de metano, que es un gas de efecto invernadero muy perjudicial, más de 80 veces más potente como contaminante climático en un período de 20 años".

La solución sería el llamado "hidrógeno verde", que es, sin embargo, una cantidad mínima del hidrógeno del que se produce actualmente. Según la Agencia Internacional de la Energía, AIE, "en 2022, el 70% de las necesidades energéticas para la producción de hidrógeno se cubrió con gas natural y alrededor del 30% con carbón (utilizado sobre todo en China, que por sí sola representó el 90% del consumo mundial de carbón para la producción de hidrógeno). La producción de hidrógeno verde representó menos del 1% de la producción total de hidrógeno en 2022, a pesar de crecer un 5% en comparación con 2021."

Producir hidrógeno verde, exclusivamente a través de energías renovables, es muy caro. Implica construir la planta de energía renovable (parque eólico, parque solar, central hidroeléctrica...) y enchufar el electrolizador a ella. Ahora mismo, una forma más fácil es enchufarse a la red, lo que significa que la electricidad puede proceder de energías renovables, pero también de energías fósiles. Esto es lo que hace ZeroAvia, aunque están planeando ser totalmente ecológicos instalando sus propios paneles solares en el hangar de sus instalaciones de I+D, donde la empresa ha construido un microcosmos de infraestructura de hidrógeno para aeropuertos, con tuberías y camiones de repostaje. Uno de los retos de la aviación impulsada por hidrógeno es que habrá que replantearse toda la infraestructura, no sólo el avión.

Otro reto es que el hidrógeno tiene una densidad energética volumétrica menor, lo que significa que se necesita más almacenamiento de combustible a bordo para cubrir la misma distancia en comparación con los combustibles actuales para reactores. Los volúmenes actuales de los depósitos de combustible sólo permitirían cubrir rutas muy cortas, y la ubicación de los actuales depósitos de combustible en las alas de los aviones no admitiría el almacenamiento de hidrógeno en forma gaseosa o líquida. ZeroAvia trata de resolver este problema para poder reequipar los aviones con pilas de combustible, con el objetivo de lograr enormes beneficios medioambientales, explica el responsable de Marketing y Relaciones Institucionales, Dominic Weeks: "Con el hidrógeno, las emisiones de carbono son nulas, incluso si se quema en un motor de combustión. Pero si se utiliza en una pila de combustible, el uso del carburante es más eficiente. Además, sólo emite vapor de agua. Así que, tras evaluarlo, vimos que había una vía para usar las tecnologías que se han probado bastante bien en el transporte por carretera - pilas de combustible- y desarrollarlas aún más para el sector aeroespacial, para así estar volando mucho antes de lo que se pensaba". El objetivo final es obtener la certificación para 2025, razón por la que también decidieron adaptar aviones existentes en lugar de desarrollar otros nuevos o esperar a que salga al mercado un nuevo fuselaje.

Aun así, queda el reto principal: el almacenamiento volumétrico, en este sentido Weeks apunta: "Por eso es tan importante pasar al hidrógeno líquido en aviones de más de 20 plazas". Este es el objetivo del proyecto OVERLEAF: desarrollar un tanque de almacenamiento de hidrógeno líquido para la industria aeronáutica que cambie las reglas del juego. Para aumentar el índice gravimétrico del hidrógeno líquido y ahorrar espacio, el depósito se dividirá en dos partes: "La parte interior se encarga del almacenamiento del hidrógeno líquido. Debe estar a temperaturas criogénicas, mientras que el tanque exterior, que no está a estas temperaturas, es la parte estructural que tiene que ser capaz de soportar todas las cargas que tenemos sobre el propio tanque", explica Noelia González, investigadora de Aimen, uno de los socios del proyecto. Esto significa que el tanque interior tendrá que estar a una temperatura de 20 K, el equivalente a -253,15° C.

El proyecto debe tener en cuenta además otros retos, como el peso del tanque, crucial en los costes de la aviación y, por supuesto, el nivel de seguridad. También se está desarrollando un nuevo material, que tendrá en cuenta la circularidad. El objetivo según apunta nuestra compañera Emma Celeste Lope Retuerto, coordinadora del proyecto y responsable de programas de I+D en Aciturri , es hacer la prueba final en Rumanía a principios de 2025. Si funciona, esta disruptiva solución tecnológica debería poder instalarse en todo tipo de aeronaves, incluso para largas distancias.

Entonces, bajo estas premisas, ¿cuál es el futuro de la aviación con aviones propulsados por hidrógeno? Esta es la predicción de Dominic Weeks: "El gran cambio que traerán los aviones eléctricos de hidrógeno es que los menores costes de explotación harán viables económicamente más rutas. Así que habrá más gente conectada y más aviones volando. Y podría suponer un renacimiento para los aviones turbohélice regionales en los próximos años, que vuelan en una parte infrautilizada del espacio aéreo. Y, lo que es más importante, también vuelan donde básicamente no hay formación de estelas de condensación, por lo que el vapor de agua no tiene un impacto medioambiental en esas altitudes. Así que vamos a ver un aumento del tráfico, que es obviamente algo que hay que gestionar, pero hay enormes beneficios potenciales de ello. Pero este tipo de tecnología hará dos cosas: eliminará por completo los impactos sobre la calidad del aire. Por tanto, no habrá repercusiones en la calidad del aire para la salud de las personas que viven cerca de los aeropuertos. Y también reducirá el ruido de los aviones, al no existir ruido de motor".

¿Un paraíso? Lo veremos. Mientras tanto, el combustible de hidrógeno sigue siendo lo más prometedor para reducir la contaminación y luchar contra el cambio climático en la industria de la aviación, sin tener que renunciar a conectar con otras culturas en países lejanos.

Artículo publicado en la web del proyecto OVERLEAF y escrito por Selene Verri