Por Jeremy Bogaisky
Durante décadas, los investigadores han experimentado cómo aprovechar el potencial del hidrógeno para impulsar los aviones.
Con la energía más alta de cualquier fuente de combustible disponible, el hidrógeno contiene tres veces más potencia en masa que el queroseno a reacción, lo que ofrece un ahorro sustancial de peso y menores emisiones de gases de efecto invernadero, así como un rango potencialmente mayor que el que puede alcanzar la propulsión eléctrica de la batería hoy en día. Pero la densidad de energía del hidrógeno es cuatro veces menor en volumen que la de los combustibles fósiles, lo que requiere que los tanques sean demasiado grandes para caber en un avión.
Ahora los avances en tecnologías que incluyen: celdas de combustible y motores eléctricos, han envalentonado a dos nuevas empresas para intentar desarrollar lo que podría ser el primer avión comercial propulsado por hidrógeno.
Alaka’i Technologies tiene como objetivo probar este año un avión multirrotor de cinco asientos propulsado por celdas de combustible de hidrógeno, que está diseñado para despegar y aterrizar verticalmente. La startup con sede en Massachusetts dice que tendrá un alcance de hasta 482 kilómetros y espera lograr la certificación de la Administración Federal de Aviación (FAA) el próximo año.
En California, la startup ZeroAvia dice que ha realizado unos 10 vuelos de prueba de una matriz de Piper, adaptada con un sistema de pila de combustible de hidrógeno. La compañía apunta a producir un sistema de propulsión que los fabricantes de aeronaves puedan ofrecer como opción en aviones que transporten hasta 19 pasajeros, como el Viking Twin Otter o el próximo Cessna SkyCourier, como reemplazo del venerable motor, PT6 Pratt & Whitney. ZeroAvia tiene como objetivo llevarlo al mercado en 2022.
El CEO Val Miftakhov, quien fundó un negocio de estaciones de carga de automóviles eléctricos, eMotorWerks, que vendió a Enel en 2017, dice que el desarrollo de la batería no está progresando a un ritmo lo suficientemente rápido como para impulsar aviones de largo alcance y tamaño, para hacer una diferencia significativa en la lucha contra el calentamiento global.
“Quería ver qué se puede hacer para llevar la aviación de cero emisiones a un segmento grande y existente”, dice el hombre de 44 años, que emigró a los Estados Unidos desde Rusia en 1997 para ingresar a un programa de doctorado en física en Princeton.
Con el hidrógeno utilizado para generar electricidad a través de las celdas de combustible de membrana de intercambio de protones, Miftakhov dice que su sistema de propulsión generará una potencia eléctrica de 700 a 800 vatios-hora/por kilogramo, aproximadamente cuatro veces más que las mejores baterías disponibles en la actualidad.
Alaka’i y ZeroAvia están adoptando diferentes enfoques para superar los problemas de densidad del hidrógeno. Alaka’i apunta a usar hidrógeno enfriado en su forma líquida más densa por debajo de -258 grados Celsius y almacenado en un tanque de doble pared a una presión de 100 libras por pulgada cuadrada (psi).
ZeroAvia está comprimiendo hidrógeno gaseoso a aproximadamente 5,000 psi, apostando a que el récord de seguridad establecido en carretera por sistemas similares de celdas de combustible de alta presión, en vehículos como el Toyota Mirai y Honda Clarity, facilitará la aprobación de la FAA.
A 5,000 psi, el hidrógeno comprimido ocuparía aproximadamente tres veces el volumen como una cantidad igual de hidrógeno líquido por contenido energético, dice Phil Ansell, profesor asistente de ingeniería aeroespacial de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign. Sin embargo, debido a que el hidrógeno líquido hierve a temperaturas tan bajas, crea desafíos para almacenarlo y ventilarlo de manera segura si el tanque que lo contiene se calienta.
Ansell lidera un programa financiado por la NASA llamado CHEETA, para explorar la creación de un sistema de celdas de combustible de hidrógeno líquido criogénico súper frío, para aviones en el que las bajas temperaturas se utilizarían para permitir sistemas eléctricos superconductores.
Miftakhov dice que los costos operativos de su sistema de propulsión serán casi la mitad de los de los aviones de turbina convencionales, debido a los menores costos de combustible y el mantenimiento reducido. Y en lo que puede ser un truco para compensar el alto costo de las celdas de combustible, ZeroAvia tiene como objetivo arrendar su sistema de propulsión a los clientes en un acuerdo de “potencia por hora”, que se ha vuelto común con los grandes motores de turboventilador, donde el operador paga un tarifa basada en el uso que incluye mantenimiento.
Prototipo a gran escala de Alaka’i. CORTESÍA DE ALAKA’I TECHNOLOGIES
