-253 °C en los tanques, 100 % limpio para la atmósfera: Airbus construye el avión de hidrógeno del futuro

Hoy en día, no hay tarea más desafiante en la aeronáutica que desarrollar un avión de pasajeros de gran capacidad con emisiones cero. Airbus se encuentra a la vanguardia de estos avances, presentando dos soluciones prometedoras.

En el simposio Airbus Summit, celebrado el 24 y 25 de marzo, la dirección del consorcio europeo reveló su estrategia de desarrollo para las próximas décadas. El plan contempla el trabajo paralelo en dos modelos radicalmente distintos: un avión perfeccionado con combustible convencional y un avión revolucionario impulsado por hidrógeno mediante pilas de combustible y un sistema eléctrico superconductivo.

El primer proyecto está orientado a reducir drásticamente el consumo de combustible. Según Bruno Fichefeux, jefe de programas avanzados, el nuevo avión de fuselaje estrecho consumirá entre un 20 y 30 % menos de combustible que los modelos actuales. Este diseño reemplazará a la familia A320, la más vendida del mundo, con casi 12.000 unidades fabricadas. Se prevé que entre en servicio en la segunda mitad de la década de 2030.

El ahorro de combustible será posible gracias a tecnologías avanzadas en aerodinámica, materiales y propulsión. La principal innovación es un nuevo tipo de motor con ventilador abierto, desarrollado junto con CFM International (alianza entre GE Aerospace y Safran Aircraft Engines). Este motor carece de carcasa externa, lo que permite utilizar palas de mayor tamaño.

Sin el revestimiento, el motor capta mucho más aire, generando empuje adicional sin pasar por la cámara de combustión. Mientras los motores actuales tienen una relación de flujo de derivación de 11-12, el nuevo diseño aumentará esa proporción hasta 60. Dos series de pruebas en túneles de viento europeos ya han confirmado las estimaciones sobre ruido y eficiencia.

El segundo proyecto, denominado ZEROe, está enfocado en crear un avión completamente ecológico. Aunque la investigación lleva cinco años, los planes iniciales de hacer volar el avión para 2035 han tenido que ajustarse. En el simposio, el director de Airbus, Guillaume Faury, mencionó dos obstáculos principales: la falta de una base normativa para certificar este tipo de aeronaves y la ausencia de infraestructura para producir hidrógeno verde a escala industrial a precios razonables.

“Corremos el riesgo de obtener un ‘Concorde de hidrógeno’ —una solución técnicamente impecable pero inviable comercialmente”, explicó el ingeniero.

Sin embargo, subrayó el compromiso inquebrantable de la empresa con las tecnologías de hidrógeno como el futuro de la aviación. Este trabajo cobra especial importancia ante los compromisos de las principales industrias de alcanzar cero emisiones netas de gases de efecto invernadero para 2050.

Las especificaciones técnicas del futuro avión impresionan. Podrá transportar a más de cien pasajeros a una distancia de hasta 1850 kilómetros. La propulsión estará a cargo de cuatro sistemas de pilas de combustible —dos por ala— con una potencia de 2 megavatios cada uno. El diseño conceptual del prototipo puede verse en la imagen inferior.

En Múnich ya están en marcha las pruebas de un prototipo de 1,2 MW, desarrollado en colaboración con Liebherr Group, ElringKlinger, Magna Steyr y Diehl. Según Hauke Lüders, responsable del desarrollo del sistema de propulsión, actualmente el equipo se centra en pilas de combustible de membrana de intercambio protónico de baja temperatura, aunque la decisión final sobre la tecnología aún no se ha tomado.

El hidrógeno a bordo se almacena a -253 °C, y los ingenieros planean aprovechar ese frío extremo para enfriar todos los componentes eléctricos: desde redes de distribución y módulos de control hasta convertidores de potencia y bobinas de los motores eléctricos. Cada componente es desarrollado por un grupo especializado, y un refrigerante especial circulará para mantener las temperaturas ultrabajas.

Los expertos opinan que los superconductores de alta temperatura basados en óxidos de cobre, creados por IBM en 1986, serían ideales en este caso. Estos materiales pierden su resistencia eléctrica a temperaturas entre -238 y -140 °C, mucho más altas que los superconductores clásicos (por debajo de -248 °C). Hasta ahora, solo se han utilizado en instalaciones experimentales: generadores de turbinas eólicas, demostradores de levitación magnética, tramos cortos de líneas eléctricas, escáneres de resonancia magnética y sistemas magnéticos de reactores de fusión.

La ausencia de pérdidas de energía en los superconductores reducirá la carga del sistema de refrigeración. Sin embargo, persiste el problema del calor generado por la fricción aerodinámica en el motor. No obstante, según los físicos, el potente flujo de aire frío alrededor de los sistemas de propulsión ayudará a disiparlo.

Para realizar pruebas integrales de los sistemas de hidrógeno, Airbus, junto con Air Liquide Advanced Technologies, construyó en Grenoble un centro único: el Liquid Hydrogen Breadboard. Allí se prueban en escala real los elementos clave: tanques de combustible, válvulas, tuberías y bombas. En 2025 comenzarán las pruebas del sistema completo de almacenamiento y distribución de hidrógeno líquido, y para 2027 se espera evaluar todo el conjunto, incluido el motor de pila de combustible. Esto permitirá analizar el rendimiento de los sistemas en condiciones lo más cercanas posible a la realidad.