¿Cómo está diseñando Airbus sus primeros tanques de hidrógeno criogénico innovadores?

Jun 01, 2023

Dos Centros de Desarrollo de Emisiones Cero (ZEDC) establecidos por Airbus llevan a cabo el diseño innovador del tanque.

El hidrógeno se puede utilizar como combustible alternativo para aviones a reacción para minimizar las emisiones de carbono en las futuras aeronaves. Con tres veces más densidad de energía que el combustible para aviones, las emisiones de los aviones propulsados ​​por hidrógeno son significativamente menos perjudiciales para el medio ambiente. El hidrógeno se puede utilizar para propulsar aviones de varias maneras.

Los motores de turbina de gas convencionales se pueden modificar para utilizar hidrógeno líquido para la combustión. Alternativamente, la energía eléctrica se puede generar utilizando celdas de combustible de hidrógeno, que se espera que sean una fuente de energía más robusta (y continua) que las baterías. Se puede adoptar un enfoque híbrido en el que se combinen las dos tecnologías de hidrógeno (combustión y pilas de combustible).

Independientemente del caso, se requiere un suministro continuo de hidrógeno a bordo de la aeronave para obtener una autonomía sustancial de la aeronave. Con la densidad de energía ventajosa del hidrógeno, la densidad volumétrica del hidrógeno se convierte en su desafío más importante.

El hidrógeno es significativamente más liviano que el combustible para aviones y requiere cuatro veces más volumen en los aviones que el combustible para aviones. Por lo tanto, el almacenamiento a bordo de hidrógeno líquido es un desafío para los fabricantes de aeronaves.

Se requieren tanques criogénicos para almacenar hidrógeno líquido a aproximadamente -420 grados F (-250 grados C). Las temperaturas de congelación profunda requieren materiales especializados, paredes más gruesas y suficiente aislamiento entre las pilas de cilindros.

Durante los últimos años, Airbus ha estado trabajando en la construcción de un avión de cero emisiones y en lanzarlo al mercado para 2035. Con sus socios europeos, Airbus está desarrollando innovadores tanques de almacenamiento de hidrógeno criogénico. Airbus ha establecido dos Centros de Desarrollo de Emisiones Cero (ZEDC) en Francia y Alemania para llevar a cabo el diseño innovador del tanque.

El centro en Alemania, con su estrecha colaboración con las tecnologías de Airbus Defence and Space, proporciona experiencia en combustible de hidrógeno. El equipo está probando múltiples diseños para gestionar la gasificación de hidrógeno en cilindros especializados.

La estructura y la metalurgia del tanque están diseñadas en Francia. En lugar de iterar sobre principios teóricos, ambos equipos de ZEDC han adoptado un enfoque práctico del problema. Fabrican múltiples prototipos, los prueban en diversas condiciones y mejoran los diseños.

Según Airbus, el equipo ZEDC de Francia produjo el primer tanque criogénico de Airbus en poco más de un año. Airbus tiene como objetivo probar los prototipos de trabajo de los tanques criogénicos en su avión de prueba ZEROe. El jefe de fabricación de la aeronave ZEROe y el arquitecto industrial jefe de propulsión, Chris Redfern, afirma:

"Es un verdadero testimonio del trabajo en equipo en nuestros sitios ver que este primer tanque se fabrique tan rápido. La metodología ágil ha entregado un gran prototipo y ayudará a impulsar mejoras en iteraciones futuras. Queremos optimizar el tanque para una mayor eficiencia y reducir su huella ambiental aún más: después de todo, un avión de cero emisiones debe estar lo más cerca posible de las cero emisiones a lo largo de todo su ciclo de vida".

Los ingenieros de Airbus están diseñando y probando cilindros de hidrógeno criogénico en software computacional en Toulouse. Los resultados del análisis estructural y de flujo se comparten con los equipos de ZEDC para revisar y realizar mejoras en la fabricación. Antes de comenzar las pruebas de hidrógeno, Airbus tiene como objetivo probar el primer tanque diseñado con nitrógeno.

¿Qué opinas sobre el primer tanque de hidrógeno criogénico de Airbus? Cuentanos en la sección de comentarios.

Escritor - Omar es un entusiasta de la aviación que tiene un Ph.D. en Ingeniería Aeroespacial. Con numerosos años de experiencia técnica y de investigación en su haber, Omar tiene como objetivo centrarse en las prácticas de aviación basadas en la investigación. Además del trabajo, a Omar le apasiona viajar, visitar sitios de aviación y observar aviones. Con sede en Vancouver, Canadá