Rolls-Royce, fabricante líder de motores, está desarrollando sus propios diseños de motores de hidrógeno y recientemente patentó un sistema de combustible para un motor de turbina de gas configurado para quemar hidrógeno. Este novedoso enfoque para la energía del hidrógeno podría ayudar a resolver uno de los principales problemas del uso de hidrógeno líquido como fuente de combustible: su temperatura extremadamente baja. La idea de Rolls-Royce es utilizar una turbina de combustible para calentar el hidrógeno antes de que llegue al motor, creando un proceso de combustión más estable.
Rolls-Royce patenta un nuevo sistema de combustión de hidrógeno
Según la solicitud de patente, su nuevo sistema de combustible incluye un conducto principal de combustible con una bomba de combustible configurada para operar con hidrógeno dentro del conducto y suministrar combustible presurizado a la cámara de combustión principal del motor de turbina de gas . También contará con una cámara de combustión auxiliar, que quemará una parte del hidrógeno para calentar el resto. En otras palabras, será un sistema autosuficiente que desvía una pequeña cantidad de hidrógeno del conducto principal de combustible para precalentarlo.
¿Aviones pequeños y medianos en la próxima década?
Con años de riguroso desarrollo y pruebas aún por delante, no se espera ver sistemas propulsados por hidrógeno en un gran avión comercial en un futuro próximo. La tecnología primero necesita madurar en plataformas más pequeñas antes de poder ampliarse a grandes aviones de pasajeros. Rolls-Royce es una de las pioneras en este campo y está realizando pruebas exhaustivas antes de pasar a las pruebas de vuelo.
Si bien el hidrógeno también puede utilizarse directamente como combustible en una turbina de gas, es probable que comience en los segmentos de corto alcance, donde la autonomía de las aeronaves es menor. Dadas las limitaciones de volumen asociadas al almacenamiento de hidrógeno y la limitada densidad de potencia de las pilas de combustible, para un largo alcance, las turbinas de gas alimentadas con SAF seguirán siendo la solución más probable en el futuro.
La industria mira al hidrógeno como combustible limpio
Cuando se utiliza hidrógeno en pilas de combustible, no emite dióxido de carbono, lo que lo convierte en una posibilidad envidiable para la industria. Las aerolíneas y los aeropuertos se encuentran bajo una enorme presión para reducir sus emisiones de carbono, y la posibilidad de reducir los costos a largo plazo en comparación con el combustible para aviones es una clara ventaja. Con el objetivo de la industria de alcanzar cero emisiones netas de carbono para 2050, el hidrógeno es una de las tecnologías más prometedoras que se están considerando, aunque desarrollar una aeronave impulsada exclusivamente por hidrógeno es mucho más difícil.
| Programa | Tamaño / Tipo | Capacidad | Fecha de entrada prevista |
|---|---|---|---|
| ZeroAvia (ZA600) | Turbohélice regional/pequeño | 10–20 pasajeros | Mediados de 2026 |
| ZeroAvia (ZA2000) | Regional / Turbohélice | 40–90 pasajeros | 2027 |
| Airbus ZEROe | Avión comercial | Hasta 200 pasajeros | Recientemente retrasado |
| Hidrógeno universal | Turbohélice regional | 40 pasajeros | 2026–2027 |
| H2FLY | Aeronaves regionales | 30–40 pasajeros | Mediados de 2025 |
El proyecto Horizonte Europa de la UE está invirtiendo en la investigación de hidrógeno de Rolls-Royce, cubriendo ingenieros, científicos y el equipo de pruebas especializado necesario para avanzar en las pruebas de combustión de hidrógeno. La iniciativa ya ha logrado grandes avances, y Rolls-Royce está a punto de iniciar las pruebas terrestres a gran escala de una turbina de gas de hidrógeno. Rolls-Royce también participa en la iniciativa Clean Aviation de la UE, que explora diversas tecnologías para desarrollar una propulsión más eficiente y respetuosa con el medio ambiente. En concreto, el proyecto CAVENDISH —acrónimo de «Consorcio para la Demostración de Motores Aéreos y la Estrategia de Integración de Aeronaves con Hidrógeno»— estudia el hidrógeno como combustible de aviación.
El futuro del hidrógeno en la aviación es incierto
Si bien el hidrógeno es un combustible de cero emisiones muy prometedor, las partes interesadas de la industria mantienen posturas encontradas sobre su potencial para una mayor expansión global. Además de los desafíos que supone el diseño aeronáutico para el uso y almacenamiento de hidrógeno, otro obstáculo clave es la falta de infraestructura global que lo respalde. Los niveles actuales de producción de hidrógeno utilizable son muy bajos, y el coste de ampliar la infraestructura es considerable. En definitiva, los aeropuertos y las empresas energéticas dudan de invertir miles de millones en infraestructura si la demanda no se materializa.
Airbus anunció recientemente el retraso de su programa ZEROe, lo que sugiere que podría retrasar su fecha de entrada prevista para 2035 entre cinco y diez años. El fabricante de aviones tenía previsto utilizar un Airbus A380 como banco de pruebas para motores de hidrógeno, pero ahora ha cancelado estas pruebas. Airbus lanzó su proyecto ZEROe en 2020 y exploró diversas posibilidades antes de decidirse por un diseño de pila de combustible. Airbus declaró:
El hidrógeno tiene el potencial de ser una fuente de energía transformadora para la aviación. Sin embargo, reconocemos que desarrollar un ecosistema de hidrógeno —incluyendo infraestructura, producción, distribución y marcos regulatorios— es un enorme desafío que requiere colaboración e inversión a nivel mundial.
¿Podrían los aviones de mayor tamaño funcionar con hidrógeno?
Es probable que veamos un rápido aumento en la popularidad de los aviones regionales eléctricos de hidrógeno en los próximos años, pero la pregunta sigue siendo si esta tecnología podrá implementarse alguna vez en un avión de pasajeros de gran tamaño. Quienes se muestran escépticos sobre el futuro del hidrógeno en la aviación creen que es demasiado poco práctico para vuelos de larga distancia, ya que ocupa más espacio que el combustible para aviones convencional. Esto significa que los operadores tendrían que sacrificar autonomía o capacidad para acomodar tanques de combustible más grandes.
Rolls-Royce ha admitido que la viabilidad de abastecer de combustible a grandes aviones comerciales, en particular a los de fuselaje ancho, es cuestionable debido a las complejidades técnicas del almacenamiento de hidrógeno. Esto requeriría diseños de aeronaves fundamentalmente diferentes para acomodar el combustible adicional necesario para volar la misma distancia que un avión a reacción propulsado por queroseno.
Siguen existiendo preocupaciones sobre la producción de hidrógeno verde
Aunque el hidrógeno solo libera vapor de agua cuando se utiliza como combustible, esto no significa que su uso sea totalmente neutro en carbono. Esto se debe a que el hidrógeno puede producirse mediante métodos contaminantes, como el carbón y el gas, lo cual no contribuye a los esfuerzos de descarbonización de la industria.
El hidrógeno verde es la forma más limpia de producción de hidrógeno, y se obtiene utilizando electricidad procedente de fuentes renovables como la eólica, la solar o la hidroeléctrica. Como afirma Rolls-Royce, «solo el hidrógeno producido mediante fuentes de energía renovables es verdaderamente neutro en carbono», pero la mayor parte del que se utiliza actualmente se produce con carbón y gas.
Los costos actuales del hidrógeno verde también son significativamente más altos que los de la producción de combustibles fósiles, por lo que aún no está claro si se podrá construir la infraestructura necesaria para soportar una producción suficiente. La Agencia Internacional de la Energía (AIE) predice que el hidrógeno verde podría alcanzar entre 1,50 y 2 dólares por kg para 2035, lo que lo haría más competitivo con los precios del combustible para aviones, pero esto requeriría un aumento significativo de la capacidad de producción actual.
Fuente: https://simpleflying.com/rolls-royce-patent-hydrogen-electric-engine-systems/