La complejidad de la aviación eléctrica empleando baterías tiene una alternativa que, poco a poco, va ganando peso dentro de la industria. El hidrógeno se ha convertido en uno de los campos más importantes para el mundo de la movilidad, con algunos ejemplos en España, que pretenden crear plataformas sin emisiones de gases contaminantes al mismo tiempo que mantienen ciertas especificaciones clave.
Una de las compañías que más experiencia ha acumulado en los últimos años en este ramo es ZeroAvia. La británica cuenta con varios desarrollos de aviones y motores eléctricos de pequeño tamaño y ahora acaba de anunciar un contrato con la Fuerza Aérea de Estados Unidos para impulsar la tecnología de propulsión con hidrógeno a bordo de una aeronave autónoma.
El modelo elegido por ZeroAvia para comenzar a trabajar es la aeronave Cessna Caravan, uno de los principales exponentes de la aviación comercial regional tanto en la rama del transporte de pasajeros y mercancías entre, principalmente, los aeropuertos más pequeños. En Estados Unidos, este modelo está presente en un número muy importante de aerolíneas y también en las Fuerzas Armadas realizando todo tipo de misiones.
Avión de hidrógeno
Tal y como explican en un comunicado, ZeroAvia analizará el potencial de desarrollo y entrega de una aeronave autónoma de unos 3.600 kilogramos de peso con propulsión de hidrógeno-eléctrico. Al ser un programa militar el que ha motivado este nuevo proyecto, las potenciales aplicaciones de emplear un motor de este tipo en lugar de uno convencional a combustión también van en la misma línea.
De esta forma, un propulsor eléctrico permite reducir de forma significativa tanto el ruido emitido como la firma térmica, dos aspectos esenciales para hacer menos visible a la aeronave. Con una reducción significativa de ambos factores, se consigue que el avión también vea mermada su detectabilidad.
Render de Cessna Caravan con motor de hidrógeno
«Las pilas de combustible de hidrógeno son una tecnología prometedora para mejorar la autonomía, la duración y el tiempo de respuesta de una gama de vehículos aéreos no tripulados», señalan desde la compañía.
Cuando se emplea como un sustituto de combustible para aviación, el hidrógeno presenta varias ventajas adicionales respecto a los esquemas de baterías tradicionales. La más inmediata es que puede reabastecerse en muy poco tiempo, similar al de un avión convencional, si se cuenta con una infraestructura mínima que provea de agua y electricidad.
Esto simplifica de forma notable toda la logística y supone un «factor crucial para cualquier aplicación de defensa». Asimismo, «el hidrógeno posee la mayor densidad energética de todas las fuentes de energía química, lo que permite un alcance máximo potencial de casi 4.000 kilómetros con una aeronave autónoma de este tipo«.
Se trata exactamente el doble que la autonomía máxima que el fabricante de la aeronave —Cessna— anuncia para la Caravan. Aquí hay que contar que, en una aeronave autónoma, no existe la figura del piloto a bordo y el peso se ve reducido. Así como se vuelven prescindibles algunos equipos y hardware de manejo de la aeronave.
Donier 228 de hidrógeno
Para llevar a cabo todo el proceso de autonomización de la aeronave, ZeroAvia recurrirá a la compañía californiana Reliable Robotics. El Departamento de la Fuerza Aérea de EEUU comenzó a ofrecer este tipo de programas en 2018, «lo que amplió la gama de innovaciones financiadas» de proyectos similares.
Por su parte, «ZeroAvia ha comenzado su viaje para crear y proporcionar capacidades innovadoras que fortalecerán la defensa nacional de los Estados Unidos«. El estudio que llevarán a cabo «explorará el potencial de integración y los impactos operativos de tecnologías estratégicamente importantes en forma de autonomía y celdas de combustible», señalan.
Uno de los principales desarrollos de la compañía elegida por la Fuerza Aérea es su sistema de propulsión de hidrógeno-eléctrico con una potencia de 600 kW. El ZA600, como así lo llamaron, utiliza pilas de combustible para convertir el hidrógeno en electricidad y, de esta forma, alimentar a los motores.
«Es una señal sumamente importante ver a la Fuerza Aérea de EEUU explorando la posible aplicación de celdas de combustible de hidrógeno y la propulsión eléctrica en aviones pesados no tripulados«, ha afirmado Val Miftakhov, fundador y CEO de ZeroAvia. La Cessna Caravan alcanza un peso máximo al despegue de 3.600 kilogramos en su versión comercial convencional.
Primer vuelo del Dornier 228 con motores de hidrógeno
«Este estudio de viabilidad brindará una mayor comprensión de cómo la propulsión con celdas de combustible de hidrógeno puede reducir la detectabiliad y los costes de las operaciones aéreas«, ha continuado. Así como «mejorar la capacidad de los vehículos aéreos autónomos y reducir el riesgo en el suministro de combustible en entornos operativos avanzados».
Avión de pasajeros
Además del contrato con el Departamento de la Fuerza Aérea de EEUU, ZeroAvia lleva varios años explorando y afinando la tecnología para integrar propulsores de hidrógeno en aviones comerciales. Uno de los programas recientes más importantes lo anunciaron el pasado mes de agosto junto con la suiza JEKTA y su aeronave anfibia.
«Mientras que la tecnología de baterías continúa evolucionando, JEKTA se compromete a explorar todas las opciones potenciales que aumentarán el alcance y la carga útil de sus aviones de cero emisiones«, recalcan en un comunicado. El PHA-ZE 100, como así se llama, se ha diseñado para operar en cualquier tipo de entorno y condición de la pista, pudiendo despegar y aterrizar en agua, asfalto e incluso desde pistas improvisadas.
La aeronave cuenta con una arquitectura de propulsión eléctrica distribuida entre los 10 motores de ZeroAvia integrados en las alas, «lo que mejora la seguridad y garantiza la capacidad de continuar el vuelo incluso si dos motores están inoperativos». También explican que este diseño proporciona «redundancia y confiabilidad, mejorando significativamente la seguridad y el rendimiento general del vuelo».
Avión anfibio PHA-ZE 100
El PHA-ZE 100 podrá alcanzar hasta 600 kilómetros de autonomía e incrementará la carga útil en una tonelada extra. «Los costes de operación y mantenimiento también se pueden reducir con un sistema de combustible de hidrógeno que tenga una vida útil de hasta 20.000 horas».
«Al trabajar con ZeroAvia y definir un sistema de pila de combustible adecuado, podemos ofrecer a nuestros clientes y operadores potenciales la opción de dos fuentes de combustible», asegura George Alafinov, CEO de JEKTA. «El sistema de hidrógeno ofrece una alternativa viable a la energía de batería eléctrica y promete un aumento significativo del alcance de nuestro PHA-ZE 100″.
