Incursiona el MIT en aviación basada en hidrógeno

A medida que aumenta la inversión en vuelos propulsados por hidrógeno, los aeropuertos y las compañías aéreas se están dando cuenta de que no basta con modernizar o diseñar nuevos aviones que funcionen con hidrógeno y profesionales del El Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), investigan qué suministros e infraestructura en tierra también serían necesarios para hacer realidad la aviación con hidrógeno.

“El hidrógeno puede ser algo bueno, pero hay que verlo desde el nivel completo del sistema, ¿verdad?”, pregunta el profesor R. John Hansman, profesor de aeronáutica y astronáutica en el MIT y director del Centro Internacional de Transporte Aéreo de la universidad. “Porque no funcionará a menos que tengas todas las piezas para que funcione como sistema operativo. Hay mucha tecnología que debería desarrollarse”.

El primer desafío es la producción de hidrógeno. Un artículo escrito por Hansman y varios estudiantes del MIT, y presentado este verano en la Conferencia Internacional IEEE sobre Soluciones Energéticas Futuras en la Universidad de Vaasa en Finlandia, consideró el caso de suministrar suficiente hidrógeno líquido para 100 aeropuertos en todo el mundo, cada uno con larga duración. 

La idea, dice Hansman, era centrarse en un conjunto más pequeño de aeropuertos y, en teoría, limitar la posible nueva infraestructura que podría ser necesaria para los vuelos propulsados por hidrógeno. Pero sólo apoyar vuelos de larga distancia propulsados por hidrógeno líquido en estos aeropuertos equivaldría a más del 30 por ciento de la producción mundial actual de energía nuclear por día, según los cálculos de los investigadores. Chicago O'Hare, por ejemplo, demandaría el equivalente a 719 toneladas de hidrógeno líquido por día.

Y el hidrógeno tendría que producirse mediante energía limpia o nuclear para proporcionar beneficios climáticos reales, señala el documento.

La investigación también insinuó otros desafíos logísticos, incluido el transporte y almacenamiento de hidrógeno de manera eficiente. Por ejemplo, según los investigadores, mantener hidrógeno líquido para dos días para vuelos de larga distancia en Chicago O'Hare requeriría cinco tanques de almacenamiento iguales al tamaño del tanque de almacenamiento de hidrógeno líquido en el Centro Espacial Kennedy de la NASA, el más grande en el mundo a partir de 2021.

Es posible que algunos aeropuertos puedan producir hidrógeno in situ, añadieron los investigadores, pero es posible que otros no tengan espacio suficiente.

El hidrógeno líquido también podría requerir un nuevo proceso de carga. Alimentar hidrógeno de una manera similar al combustible para aviones estándar podría requerir maquinaria criogénica, ya que el hidrógeno líquido tendría que transportarse a temperaturas extremadamente bajas, según Arnaud Namer, director de operaciones de Universal Hydrogen, una nueva empresa de transporte centrada en el hidrógeno. 

Esta maquinaria podría ser costosa y pesada, señaló, y transportar hidrógeno de esta manera también podría crear el riesgo de pérdida, generando impactos climáticos y de seguridad no tan ideales.

De manera similar, un artículo de 2022 de investigadores en Alemania que analizaba la logística de reabastecimiento de hidrógeno consideró los beneficios potenciales de varios sistemas de repostaje diferentes, como camiones, tuberías e hidrantes. El método principal esperado por Julian Hölzen, uno de los autores de ese proyecto, son los camiones.

"Estos están casi disponibles y comercializados hoy, son fácilmente escalables, tienen costos de capital relativamente bajos y en aeropuertos sin restricciones de tráfico son un primer paso perfecto para el reabastecimiento de combustible de los aviones LH2", dijo Hölzen en un correo electrónico. “La opción de tubería e hidrante es la mejor opción desde una perspectiva de ingeniería. Pero podría no ofrecer la economía para aeropuertos de tamaño mediano y conlleva menos flexibilidad”.

El reabastecimiento de combustible plantea otra pregunta abierta. El hidrógeno, añade Hansman, es extremadamente inflamable, lo que significa que sería necesario limpiar las tuberías de combustible. Si bien la NASA normalmente depende del helio, es posible que se necesite una nueva forma de purgar las líneas de combustible para que funcione en un entorno de aviación comercial.

“Digamos que quieres repostar combustible en el avión en una o dos horas, ¿verdad? Bueno, resulta que es complicado hacer eso”, dijo.

En este momento existen otras ideas, pero es posible que no funcionen para todo tipo de vuelos. Universal Hydrogen está desarrollando cápsulas modulares de hidrógeno, cada una de las cuales puede transportar alrededor de 200 kilogramos de hidrógeno líquido. Si bien Hansman señala que este enfoque podría no ser viable para vuelos de larga distancia, Namer dice que esta tecnología podría usarse en aviones de cualquier tamaño.

“Es similar al modelo Nespresso. En realidad se utilizan cápsulas, con las que se llena el hidrógeno en el lugar de producción”, explica Namer. "En ese sentido, no hay que desarrollar infraestructura en los aeropuertos o en los servicios de tierra porque estás moviendo tu combustible como si estuvieras moviendo carga con el mismo tipo de equipo", concluyó.