El hidrógeno verde también quiere propulsar el futuro de la aviación sostenible

El objetivo de alcanzar la neutralidad de carbono en la segunda mitad del siglo exige que, en paralelo a estos recursos, se investigue en tecnologías como el hidrógeno verde, el elemento químico más abundante del mundo, que tiene un gran potencial en el ámbito aeronáutico. Su implementación se contempla a medio-largo plazo y debe sortear una serie de turbulencias de carácter técnico y económico, si bien los expertos coinciden en que es una opción muy prometedora en la carrera hacia el cero neto.

Una característica apreciada del hidrógeno es que no depende de bienes limitados como ocurre con los biocombustibles, producidos a partir de biomasa, aceites vegetales, etc., con la consiguiente complejidad en los sistemas logísticos de recogida y almacenaje. Así lo destaca Antonio López-Lázaro, miembro del Comité de sostenibilidad del Colegio Oficial de Ingenieros Aeronáuticos de España (COIAE). «Que sea infinito en la naturaleza permitirá una economía de escala más rápida», agrega. Aparte de la propia combustión, el H2 ayudará a descarbonizar otras partes de la cadena de valor de la aviación, sobre todo en aeropuertos, ya que puede usarse para generar electricidad que mueva los autobuses o jardineras.

Noticia Relacionada

El hidrógeno verde se postula como solución para la transición energética

A. Noguerol

La tasa de producción de hidrógeno obtenido mediante energías renovables a a día de hoy es inferior al 0,03% de la producción mundial

Se trata de un vector energético clave en el futuro de la economía que se explota de diferentes maneras. Los combustibles sintéticos, por ejemplo, se elaboran con CO2 capturado e hidrógeno renovable. También puede usarse en pilas de combustible para producir electricidad a bordo. «Presentan ventajas sobre las baterías en cuanto a eficiencia y residuos, ya que el subproducto es el vapor de agua», explica Silvia Lazcano, presidenta de la Plataforma Tecnológica Aeroespacial Española (PAE) y directora de Tecnología de Airbus en España. Las pilas, además, son escalables porque se montan a partir de celdas individuales y admiten su hibridación con motores de combustión de queroseno, de SAF o incluso de hidrógeno, salvando las limitaciones de energía que impone la tecnología actual.

El tercer mecanismo de propulsión es el empleo directo del hidrógeno en combustión en turbinas de gas, con lo que se obtiene mayor autonomía. «Hay muchas empresas que trabajan en paralelo en todas estas vías», asegura la experta, para quien aún es prematuro aventurarse a decir cuál acabará por generalizarse. Lo que aclara, eso sí, es que por el momento no se contemplan vuelos transoceánicos con hidrógeno: «El horizonte puede ser un Madrid-Moscú, que no llega a los 4.000 kilómetros. Los vuelos de largo alcance se plantean con SAF, es decir, ambas soluciones convivirán en el tiempo».

En la misma línea se mueve López-Lázaro, que defiende que la idea de que los aviones de hidrógeno surquen los cielos cristalizará en el corto-medio plazo en vuelos regionales y de menos de 100 pasajeros. «En aeronaves pequeñas el hidrógeno puede ir en estado gaseoso mientras que en un avión de largo recorrido, como necesita más cantidad, ocuparía mucho, así que iría en estado líquido, lo que exige determinadas condiciones de temperatura y presión», justifica.

Airbus tiene la ambición de poner en servicio un avión basado en hidrógeno verde como fuente de energía primaria para 2035. El fabricante europeo cuenta con tres prototipos, englobados bajo la denominación ZEROe, en los que explora las distintas alternativas en torno a este elemento. «Los estudios que estamos realizando progresan bien. Sin embargo, todavía no estamos en condiciones de comunicar qué concepto es más prometedor. Esperamos tomar esta decisión en el periodo 2024-2025. El lanzamiento del programa está previsto para 2026-2028. Se requerirán demostradores de tecnología durante los próximos cinco a seis años y un prototipo de avión a gran escala a finales de la década de 2020», explica Lazcano.

La compañía ha hecho pruebas con un modelo A380 y ha creado Centros de Desarrollo de Cero Emisiones (ZEDC, por sus siglas en inglés) para desarrollar conocimiento y experiencia interna en el desarrollo de tanques de hidrógeno líquido criogénico y sistemas relacionados. Hasta la fecha se han puesto en funcionamiento en Nantes y Bremen (Francia y Alemania); en Madrid, y en Filton (Reino Unido). «Los tanques de hidrógeno líquido criogénico son una tecnología crítica para alimentar una futura aeronave cero emisiones, por lo que esta actividad respalda la consecución de su entrada en servicio en 2035. Se están evaluando varias opciones para la plataforma de pruebas de vuelo, y se prevé poder tomar una decisión en los próximos dos años», detallan.

El interés por avanzar en esta transición se encuentra al rojo vivo, con diversas empresas involucradas en nuevos desarrollos. Rolls-Royce, en colaboración con easyJet, completó con éxito, el pasado mes de noviembre, una prueba en tierra de un motor aeronáutico moderno con hidrógeno creado por la energía eólica y mareomotriz.

Lufthansa es otra de las que ha dado un paso al frente con la creación, con distintas entidades, de Hydrogen Aviation Lab, un laboratorio a escala real en el que se testarán sistemas para el manejo y mantenimiento de aeronaves propulsadas por hidrógeno. Una de sus primeras iniciativas ha sido la reconversión de un Airbus A320 retirado de los vuelos comerciales en el que se instalará un tanque de hidrógeno líquido y una pila de combustible a bordo, junto con una infraestructura de recarga de hidrógeno en tierra.

España no se ha quedado de brazos cruzados ante la ola disruptiva. Esta misma semana se ha firmado la 'Alianza para el Uso del Hidrógeno Verde en la Aviación', de la que forman parte diez entidades de la cadena de valor del transporte aéreo, así como el Ministerio de Transportes, Movilidad y Agenda Urbana. «Este protocolo supone un impulso decisivo para articular los mecanismos de cooperación, coordinación y colaboración que nos permitirán promover soluciones para acompasar la oferta y la demanda del hidrógeno verde a medio-largo plazo», subrayó Isabel Pardo de Vera, secretaria de Estado de Transportes, Movilidad y Agenda Urbana, quien matizó que aun siendo necesaria la aplicación conjunta de medidas orientadas a solventar el desafío tecnológico a largo plazo que supone el avión propulsado por hidrógeno, gracias a este acuerdo se pondrán en marcha acciones en el corto plazo como, por ejemplo, su uso en la producción de SAF.

Nuestro país puede sacar músculo en este ámbito. «Estamos en una posición muy aventajada porque contamos con mucho germen de energías renovables y productores que están reconvirtiendo su estrategia de negocio hacia el hidrógeno», considera Silvia Lazcano. Según los datos que maneja el Ejecutivo, el 20% de los proyectos de hidrógeno renovable a nivel mundial están asentados en territorio español, solo por detrás de EE.UU.

Cabe recordar que el Gobierno aprobó 6.900 millones de euros para el Perte del hidrógeno verde y que dentro del Perte Aeroespacial se integra el Plan Tecnológico Aeronáutico, que tiene entre sus directrices la descarbonización de la aviación. «Lo que nos preocupa es cuál es el siguiente paso cuando terminen los fondos de recuperación y en eso tenemos que trabajar junto con las administraciones correspondientes», advierte Lazcano, que entiende que una vez que España ha decidido las áreas estratégicas para su futura economía, debe continuar su apuesta más allá de los fondos y capitalizar lo invertido hasta ahora.

Aun así, el despegue de las aeronaves movidas por hidrógeno tardará en llegar porque las fórmulas que se barajan están en fases tempranas. «Los principales retos tecnológicos se derivan del manejo de hidrógeno embarcado en condiciones criogénicas, a temperaturas de -253ºC; de su almacenamiento, que requiere un mayor volumen que el queroseno y por ello del diseño de configuraciones de avión que lo permitan, así como del diseño de los propios tanques de manera que sean ligeros», indica Silvia Lazcano, que no se olvida del desarrollo de los sistemas de control y monitorización para garantizar la seguridad, y de los ensayos necesarios antes de la entrada en servicio de un avión. «Para ello –continúa– estamos en permanente diálogo con las autoridades de certificación aérea».

La incorporación de los pesados tanques de hidrógeno también preocupa desde el punto de vista económico. «En aeronaves pequeñas se puede hacer a costa de reducir la carga de pago (pasajeros y carga), pero tiene que ser rentable y para eso se necesita algún tipo de subvención o exención. En una prueba hecha en el Aeropuerto de Castellón con un avión de cuatro plazas, para que saliera igual con hidrógeno que con queroseno, la subvención de los costes totales debía ser del 80%», detalla López-Lázaro.

Si se amplía el horizonte temporal, Lazcano, de Airbus, asegura que la disminución de los costes de la energía renovable podría reducir significativamente el coste del hidrógeno ya en 2030: «Esto hará que sea cada vez más competitivo en costes con las opciones existentes. Necesitamos accesibilidad y asequibilidad de hidrógeno verde y por ello medidas que incentiven su producción».

Para que la flota alimentada por este elemento funcione, los aeropuertos tendrán que adecuarse y no será una cuestión menor. «Convivirán aeronaves de hidrógeno, eléctricas y las que utilicen SAF. La adaptación tendrá que ser suficiente como para dar servicio a todas esas tecnologías», subraya Ana Salazar, responsable de Sostenibilidad de Aena. En el caso del hidrógeno, lo primero que se transformaría es la logística: «Los aeropuertos españoles están conectados, mediante una red logística de distribución de queroseno, a las principales refinerías y el combustible llega directamente en un porcentaje de casi el 80% a la infraestructura aeroportuaria, transportándose a través de tuberías que no son válidas para el hidrógeno, de modo que habría que pensar en una logística específica». Si se usa el hidrógeno en estado líquido para dar servicio a las aeronaves, habría que tener una instalación para licuarlo.

Por otro lado, los aviones de hidrógeno, sobre todo los de largo radio, tendrán una fisonomía diferente al incorporar depósitos de combustible muy voluminosos, lo que obligará a acometer remodelaciones. «El diseño de los puestos de estacionamiento, de las plataformas y de las distancias de seguridad podría tener que revisarse», afirma Salazar. Es probable que sean aeronaves más pesadas que podrían requerir el incremento de la longitud de la pista o incluso el ensanchamiento de la misma. En definitiva, como destaca la experta de Aena, los aeropuertos tienen que sufrir una transformación completa.

El gestor aeroportuario está inmerso en diferentes iniciativas para avanzar hacia una aviación respetuosa con el medioambiente que incluya al hidrógeno verde en la ecuación. Ha sacado a concurso público, por ejemplo, un proyecto piloto en el Aeropuerto Josep Tarradellas Barcelona-El Prat con el objetivo de instalar la primera pila de combustible para aplicaciones estacionarias en un aeropuerto de nuestro país que sustituya lo que ahora realiza un generador de emergencia basado en motores diésel que proporcionan la energía de respaldo en caso de fallo del tendido eléctrico. «Esa pila sustituiría, utilizando combustible limpio y con emisiones cero, al grupo electrógeno que tiene emisiones asociadas a la quema del diésel», dice Salazar, que prevé que esté instalada a lo largo de 2025.

Aena también participa, entre otros, en un proyecto financiado por el CDTI y liderado por Capital Energy que analiza tecnologías punteras para soluciones de gestión optimizada del hidrógeno. El gestor de los aeropuertos españoles realizará los estudios de seguridad e investigará distintas posibilidades de la cadena de valor de hidrógeno en los aeródromos. En función de la disponibilidad de hidrógeno en cada zona y de los volúmenes demandados, Aena optará por una u otra solución en cada aeropuerto.

Por parte de Airbus, en 2020, lanzó el concepto 'Hydrogen Hub at Airports' para trabajar con los actores más relevantes y desarrollar un enfoque que permita la descarbonización en toda la cadena de valor, incluyendo las instalaciones aeroportuarias, las operaciones terrestres y el transporte utilizando hidrógeno. «En 2023 está previsto que comience a desplegarse el concepto en aeropuertos de todo el mundo, con miras a que en 2030 se produzca un incremento en el despliegue de la infraestructura de hidrógeno en todo el mundo», señala Silvia Lazcano. Airbus está firmando también Acuerdos de Entendimiento con diferentes aeropuertos, productores de hidrógeno y potenciales distribuidores de hidrógeno en los aeropuertos en varios países. «En España se ha firmado alguno y se está en diálogo con diferentes entidades, incluyendo Aena para avanzar en este concepto. Este proyecto implica profundizar en las ventajas y los desafíos operacionales y estructurales que conllevaría la introducción a gran escala de aviones de hidrógeno en los aeropuertos», añade.

Para que los aviones propulsados por hidrógeno limpio pasen de ser una quimera a algo tangible, quedan todavía incógnitas por despejar. Inversión, tecnología y tiempo para madurar las innovaciones son los ingredientes que convertirán a este elemento en el queroseno del futuro.