La primera pila de combustible con motor ZEROe se enciende con éxito
En 2020, Airbus presentó al público cuatro conceptos de aviones propulsados por hidrógeno. Tres utilizaban motores de combustión de hidrógeno e híbridos para la propulsión, y el cuarto era totalmente eléctrico, con pilas de combustible de hidrógeno y un sistema de propulsión por hélice. Estas pilas de combustible funcionan transformando el hidrógeno en electricidad mediante una reacción química. El subproducto de la reacción es simple H2O, con lo que las emisiones son prácticamente nulas.
El poder del elemento más abundante del mundo
El enorme potencial de las pilas de combustible de hidrógeno para descarbonizar la aviación hizo que fuera una de las tecnologías clave elegidas para el demostrador ZEROe. Aunque ya existían pilas de combustible de hidrógeno en el mercado cuando se inició el proyecto, ninguna proporcionaba la energía necesaria para propulsar un avión con un peso aceptable. Así que, en octubre de 2020, Airbus creó Aerostack, una empresa conjunta con ElringKlinger, para desarrollar pilas de combustible de hidrógeno que estarían en el corazón del sistema de propulsión eléctrica de un avión ZEROe.
ZEROe por dentro
En Ottobrunn (Alemania), a sólo 13 kilómetros de Múnich, se realizaron pruebas exhaustivas del sistema de pilas de combustible en la E-Aircraft System House (EAS). Esta instalación de Airbus es el mayor centro de pruebas de sistemas de propulsión y combustibles alternativos de Europa, y en ella se ensayan los principales componentes del sistema de propulsión que alimentará las hélices del demostrador.
En junio de 2023, Airbus anunció el éxito de la campaña de pruebas del sistema de pila de combustible de hidrógeno, que alcanzó su nivel de potencia máxima de 1,2 megavatios. Fue la prueba más potente jamás lograda en aviación de una pila de combustible diseñada para aviones de gran tamaño, y sentó las bases para el siguiente gran paso del proyecto: integrar el sistema de propulsión completo con el motor eléctrico.
Potencia de hidrógeno en la vaina de hierro
El gran día tuvo lugar a finales de 2023, cerrando el año por todo lo alto para el equipo ZEROe. Tras completar con éxito las pruebas del sistema de pila de combustible a 1,2 megavatios en junio y del sistema de propulsión a 1 megavatio en octubre, los motores eléctricos de la cápsula de hierro se encendieron con las pilas de combustible de hidrógeno por primera vez.
“Fue un gran momento para nosotros porque la arquitectura y los principios de diseño del sistema son los mismos que veremos en el diseño final”, afirma Mathias Andriamisaina, jefe de Pruebas y Demostración del proyecto ZEROe. “El canal de potencia completo funcionó a 1,2 megavatios, la potencia que pretendemos probar en nuestro demostrador A380”.
Observar cómo interactúan los numerosos sistemas durante estas pruebas es clave para permitir los siguientes pasos del proyecto. “Con este proceso aprendemos qué cambios hay que hacer para que la tecnología sea apta para el vuelo”, explica Hauke Peer-Luedders, responsable del sistema de propulsión por pilas de combustible de ZEROe. “Medimos cómo funciona el sistema de propulsión en su conjunto probando la potencia necesaria para varias fases de vuelo diferentes, como el despegue, donde alcanzamos niveles máximos de potencia, y el vuelo de crucero, cuando utilizamos menos potencia, pero durante un periodo de tiempo más largo”.
“Han pasado tres años desde que revelamos un concepto de avión propulsado al 100% por pilas de combustible de hidrógeno. Desde entonces, hemos cumplido nuestro calendario inicial y hemos hecho enormes progresos. El reciente éxito de alimentar el sistema de vainas de hierro a 1,2 megavatios es un paso crucial hacia nuestro objetivo de poner en los cielos un avión propulsado por hidrógeno para 2035”, explica Glenn Llewellyn, vicepresidente de ZEROe Aircraft en Airbus
Glenn Llewellyn, vicepresidente de ZEROe Aircraft en Airbus, en las instalaciones de prueba de ZEROe.
Preparando el siguiente paso
Las pruebas de esta primera versión de la cápsula de hierro continuarán a lo largo de 2024. Una vez finalizadas, el siguiente paso para el equipo de ZEROe será optimizar el tamaño, la masa y las cualificaciones del sistema de propulsión para cumplir las especificaciones de vuelo. Entre las cualificaciones se incluyen las reacciones del sistema a las vibraciones, la humedad y la altitud, entre otros factores.
Una vez concluidas estas optimizaciones y pruebas, el sistema de propulsión de pila de combustible se instalará en la plataforma de pruebas de vuelo multimodal ZEROe, el primer A380 fabricado por Airbus, el MSN001. A continuación, los sistemas se someterán a pruebas en tierra antes de pasar a la fase crucial de ensayos en vuelo en el A380, prevista actualmente para 2026.
