¿Cómo funcionan los aviones de hidrógeno?

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El pasado 3 de marzo un avión de pasajeros de 40 asientos despegó de un aeropuerto regional de Moses Lake en el estado de Washington, en Estados Unidos, para realizar un corto vuelo de 15 minutos.

Es uno de esos aviones con turbohélices que se utilizan habitualmente en vuelos cortos. Nada de esto sería relevante, excepto porque este avión estaba utilizando hidrógeno como combustible.

El aeroplano De Havilland Canada Dash 8-300 había sido modificado, y uno de sus motores era eléctrico, alimentado por una pila de combustible de hidrógeno, mientras que el otro utilizó combustible convencional de aviación. No es el primero. En septiembre de 202o una avioneta de seis plazas de hidrógeno de la compañía británica ZeroAvia voló unos 80 kilómetros.

Muchos años antes, en 1988, la Unión Soviética utilizó un avión Tupolev Tu-155 para probar el hidrógeno, esta vez como combustible, y realizó unos cuantos vuelos antes de que el proyecto se abandonara con la caída del muro de Berlín.

El transporte es el responsable del 14% de las emisiones de gases de efecto invernadero causantes del cambio climático. Aunque la mayor parte de transporte corresponde al tráfico rodado, el tráfico aéreo, con muchos menos viajes, representa el 2-3% de las emisiones totales de dióxido de carbono.

Además, los aviones emiten otros gases de efecto invernadero, como el óxido nitroso (NOx) que pueden tener un mayor impacto en el medio ambiente como contaminantes.

Un problema de peso

La reducción de las emisiones de la aviación es un área importante para mitigar el cambio climático, pero no es fácil. Así como los vehículos eléctricos están sustituyendo a los de combustión interna a marchas forzadas en todo el mundo, un avión eléctrico presenta un peliagudo problema de ingeniería.

Por ejemplo, si se intentara electrificar por completo un 737 con las baterías actuales de litio, habría que sacar a todos los pasajeros y la carga y llenar ese espacio de baterías, sólo para volar durante menos de una hora.

Esto se debe a que el combustible de aviación puede almacenar unas 50 veces más energía que las baterías de litio por unidad de masa. El hidrógeno almacena más energía por kilo que las baterías, pero el problema es el volumen.

Los tanques de hidrógeno ocupan mucho espacio, aunque sean más ligeros que las baterías. El hidrógeno se licúa a -253ºC, así que hay que mantenerlo a una gran presión (lo que incrementa el peso de los tanques) y dentro de lo posible, enfriarlo.

El otro problema es que los turbohélices no son tan eficientes para aviones grandes que vuelan a una gran altitud y velocidad. Las baterías de celdas de hidrógeno y los motores eléctricos no son una opción.

La alternativa es usar el hidrógeno directamente como combustible en los motores a reacción. Las emisiones de estos propulsores de hidrógeno serían únicamente de vapor de agua, al combinarse el hidrógeno con el oxígeno durante la combustión.

Aunque el vapor de agua es un gas de efecto invernadero, se calcula que sus efectos son menores que los del CO2, y además permanece muy poco tiempo en la atmósfera.

También hay que tener en cuenta que para que el hidrógeno no añada emisiones, debe ser hidrógeno verde, es decir, que emplea energías renovables en su producción, y su disponibilidad es todavía muy limitada.

La solución híbrida

Como ha ocurrido con los coches, hay un paso intermedio para la aviación, que son los aviones híbridos. La compañía Airbus tiene en proyecto sacar al mercado sus modelos híbridos en 2025.

Junto a los propulsores tradicionales de queroseno, se colocan turbohélices eléctricas que ayudan al avión a despegar y aterrizar, además de en los desplazamientos en tierra, que consumen una gran cantidad de combustible.

En altitud de crucero, los aviones estarían usando queroseno, pero se reducirían las emisiones precisamente cerca de las ciudades, así como la contaminación acústica.

Aunque se prevé usar esta tecnología en grandes naves como el A380, a corto plazo se empezarán a implantar en aviones regionales más pequeños con turbohélices híbridas, que pueden reducir el consumo en un 10%.

La industria de la aviación se ha comprometido con el objetivo de reducir al 50% sus emisiones en 2050 comparadas con las de 2005. Para lograrlo, el hidrógeno es una pieza imprescindible.

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