Universal Hydrogen lanza tanques de preforma de carbono trenzado en seco para acelerar la descarbonización de la aviación

Crédito de la foto: Universal Hydrogen

Paul Eremenko, ex director de tecnología de Airbus SE (Leiden, Países Bajos) y United Technologies Corp. (Farmington, Connecticut, EE. UU.), ha cofundado Universal Hydrogen (Los Ángeles, California, EE. UU.) para proporcionar la infraestructura necesaria para la aviación propulsada por hidrógeno. Los viajes aéreos representan aproximadamente el 2,5 % de las emisiones globales de gases de efecto invernadero. Airbus y el gobierno francés han anunciado planes para abordar esto desarrollando el primer avión comercial descarbonizado que entre en servicio para 2035. Airbus ha anunciado tres diseños preliminares de aviones, todos basados en propulsión alimentada por hidrógeno.

"El desafío clave, en nuestra opinión, es la infraestructura", dice el CTO de Universal Hydrogen, J.P. Clarke. "En lugar del tiempo y coste para construir tuberías y sistemas especializados de transporte de hidrógeno, queremos aprovechar la infraestructura existente de transporte de mercancías en contenedores combinada con nueva tecnología eficiente para proporcionar una solución de baja inversión de capital. Nuestros módulos de doble cápsula permiten un llenado, transporte y carga en el avión fáciles y un peso mucho menor que las baterías. Este enfoque también es escalable. A medida que crece la demanda, también lo hace la red de suministro, simplemente aumentando el número de módulos en circulación, pero con una baja barrera de entrada".

Conversión de aviones turbohélice

La planea iniciar el mercado convirtiendo aviones regionales bimotores turbohélice ATR y Dash 8 a propulsión de pila de combustible de hidrógeno. El módulo de doble cápsula desarrollado para estos aviones utiliza cilindros de 850 bar fabricados con una preforma trenzada continua de carbono multicapa, optimizada en peso, sobre una membrana de baja permeabilidad para almacenamiento de gas de hidrógeno a alta presión; o dos tanques metálicos, aislados pero no refrigerados activamente, para transportar hidrógeno líquido. Los módulos se han dimensionado para proporcionar 400 millas náuticas de autonomía con gas a alta presión y 550 millas náuticas con hidrógeno líquido.

Hasta tres módulos se cargarán en el fuselaje trasero de los aviones a través de la puerta de servicio, ensanchada ligeramente como parte de la modificación del certificado de tipo suplementario (STC). El hidrógeno se canalizará externamente al fuselaje hacia las góndolas, cada una reemplazando el motor turbohélice con una pila de combustible de 2 megavatios que alimenta un motor eléctrico para la hélice más un motor más pequeño para energía auxiliar. Las pilas de combustible usan hidrógeno como combustible y emiten solo vapor de agua, que se recoge y se vierte en condiciones de vuelo cuando no se producen estelas de condensación para un impacto ambiental mínimo. Un sistema de gestión térmica que incluye un radiador en la góndola refrigerará la pila de combustible y el motor.

La conversión se ha diseñado para mantener el rendimiento del avión con la autonomía mencionada basada en combustible gaseoso o líquido, pero requiere eliminar dos filas de asientos para acomodar los módulos de doble tanque. La galera trasera también se mueve al frente, perdiendo dos asientos adicionales, para una reducción total de capacidad de 40 pasajeros. A pesar de esto, Universal Hydrogen estima que la economía operativa permanece aproximadamente sin cambios en términos de coste por milla de asiento disponible.

Aunque el hidrógeno es actualmente más caro que el combustible para reactores, se espera que su coste baje a medida que entren en funcionamiento los aumentos significativos de producción anunciados y planificados. Eremenko también estima al menos una mejora del 25 % en los costes de mantenimiento y revisión para un tren motriz de pila de combustible-eléctrico frente a un motor de combustión.

Modelo de negocio, plazos y socios

Universal Hydrogen planea ofrecer módulos de combustible de hidrógeno y un kit de conversión para aviones Dash 8 y ATR, apuntando a una entrada en servicio en 2024. Eremenko ha descrito la subvención de la conversión a hidrógeno para aerolíneas regionales, ofreciendo esencialmente una "conversión de bajo a ningún coste" a cambio de un contrato de suministro de combustible de hidrógeno a largo plazo.

Tras esta etapa inicial, la empresa pretende publicar sus planes de conversión como un diseño de código abierto que pueda ser personalizado por desarrolladores de aeronaves más pequeñas, desde movilidad aérea urbana hasta el mercado de aviones de cercanías. La planea asociarse con OEM de fuselajes regionales y de transporte mayor, desde ATR y De Havilland Canada, hasta Boeing y Airbus, con el objetivo de reducir el riesgo de la decisión de optar por el hidrógeno.

Universal Hydrogen avanza hacia un diseño finalizado y espera tener una demostración del tren motriz y los módulos de combustible lista para 2021. Le seguirán vuelos de prueba experimentales y luego la certificación. En paralelo, la empresa madurará su red logística de hidrógeno y desarrollará un sistema de producción para los módulos de combustible. Hasta ahora, ha sido autofinanciada por sus fundadores y socios por unos 5 millones de dólares. Estima que se necesitarán unos 300 millones de dólares para alcanzar los primeros ingresos.

Aunque Universal Hydrogen se centrará en propulsar aviones mediante pilas de combustible de hidrógeno, los mismos módulos de combustible también podrían usarse para propulsar aviones que quemen hidrógeno en motores a reacción modificados. El objetivo de la empresa de aviones de medio alcance y pasillo único comprende la gran mayoría de los vuelos globales y ofrece un enorme potencial de mercado, según el ex CEO de Airbus Tom Enders, que asesora a la startup.