Cuando un avión de la marca Universal Hydrogen, equipado con la celda de combustible de hidrógeno más grande que jamás haya propulsado un avión, realizó su primer vuelo de prueba en el este de Washington, el cofundador y director ejecutivo Paul Eremenko declaró el momento el amanecer de una “nueva era dorada de la aviación”. .”
El vuelo de prueba de 15 minutos de un avión Dash-8 modificado fue corto, pero demostró que el hidrógeno podría ser viable como combustible para aviones de pasajeros de salto corto. Es decir, si Universal Hydrogen, y otros en el mundo emergente del vuelo de hidrógeno, pueden lograr el progreso técnico y regulatorio necesario para convertirlo en un producto principal.
Los Dash-8, un elemento básico en los aeropuertos regionales, suelen transportar hasta 50 pasajeros en trayectos cortos. El Dash-8 utilizado en el vuelo de prueba del jueves desde el Aeropuerto Internacional del Condado de Grant en Moses Lake tenía una carga decididamente diferente. El avión de prueba de Universal Hydrogen, apodado Lightning McClean, tenía solo dos pilotos, un ingeniero y mucha tecnología a bordo, incluido un motor eléctrico y una celda de combustible de hidrógeno suministrada por otras dos nuevas empresas.
El interior desmontado contenía dos bastidores de electrónica y sensores, y dos grandes tanques de hidrógeno con 30 kg de combustible. Debajo del ala derecha del avión, un motor eléctrico de magniX estaba siendo impulsado por la nueva celda de combustible de hidrógeno de Plug Power. Este sistema convierte el hidrógeno en electricidad y agua, una planta de energía libre de emisiones que, según Eremenko, representa el futuro de la aviación.
La pila de combustible funcionó durante todo el vuelo, generando hasta 800 kW de potencia y produciendo nada más que vapor de agua y sonrisas en los rostros de una multitud de ingenieros e inversores de Universal Hydrogen.
“Creemos que es un logro bastante monumental”, dijo Eremenko. “Nos mantiene en el buen camino para tener probablemente el primer avión de hidrógeno certificado en servicio de pasajeros”.
Actualmente, la aviación contribuye con alrededor del 2,5 % de las emisiones mundiales de carbono y se prevé que crezca un 4 % anual.
Todavía usando combustible para aviones
El avión de la marca Universal Hydrogen también se basó en combustible para aviones. Observe el motor turbohélice Pratt and Whitney debajo de un ala. Créditos de imagen: marca harris
El vuelo de prueba, que fue un éxito, no significa que la aviación completamente libre de carbono esté a la vuelta de la esquina.
Debajo de la otra ala del Dash-8 corría un motor turbohélice Pratt and Whitney estándar (observe la diferencia en la foto de arriba), con aproximadamente el doble de potencia que el lado de la celda de combustible. Esa redundancia ayudó a allanar el camino con la FAA, que emitió un certificado de aeronavegabilidad especial experimental para las pruebas Dash-8 a principios de febrero.
Uno de los pilotos de prueba, Michael Bockler, le dijo a TechCrunch que el avión “voló como un Dash-8 normal, con solo una ligera guiñada”. Observó que en un momento, en vuelo nivelado, el avión volaba casi en su totalidad con energía de pila de combustible, con el motor turbohélice desacelerado.
“Hasta que ambos motores sean impulsados por hidrógeno, sigue siendo solo un espectáculo”, dijo un ingeniero senior que asesora a la industria de la aviación sostenible. “Pero no quiero burlarme de eso porque necesitamos estos peldaños para aprender”.
Parte del problema con las celdas de combustible actuales es que pueden ser difíciles de enfriar. Los motores a reacción funcionan mucho más calientes, pero expulsan la mayor parte de ese calor a través de sus escapes. Debido a que las celdas de combustible usan una reacción electroquímica en lugar de simplemente quemar hidrógeno, el calor residual debe eliminarse a través de un sistema de intercambiadores de calor y respiraderos.
ZeroAvia, otra empresa emergente que desarrolla celdas de combustible de hidrógeno para la aviación, estrelló su primer prototipo volador en 2021 después de apagar su celda de combustible en el aire para permitir que se enfriara y luego no pudo reiniciarla. Desde entonces, ZeroAvia ha vuelto a volar con una configuración híbrida de hidrógeno/combustible fósil similar a la de Universal Hydrogen, aunque en un avión bimotor más pequeño.
Mark Cousin, CTO de Universal Hydrogen, le dijo a TechCrunch que su celda de combustible podría funcionar todo el día sin sobrecalentarse, gracias a sus grandes conductos de aire.
Otro problema para los aviones de pila de combustible es el almacenamiento del hidrógeno necesario para volar. Incluso en su forma líquida más densa y súper enfriada, el hidrógeno contiene solo alrededor de una cuarta parte de la energía de un volumen similar de combustible para aviones. Los tanques de las alas no son lo suficientemente grandes para los vuelos más cortos, por lo que el combustible debe almacenarse dentro del fuselaje. El vuelo de 15 minutos de hoy usó alrededor de 16 kg de hidrógeno gaseoso, la mitad de la cantidad almacenada en dos tanques del tamaño de una motocicleta dentro del compartimiento de pasajeros. Universal Hydrogen planea convertir su avión de prueba para que funcione con hidrógeno líquido a finales de este año.
Hacer módulos
Un módulo de hidrógeno universal. Créditos de imagen: marca harris
Eremenko cofundó Universal Hydrogen en 2020 y la empresa recaudó 20,5 millones de dólares en una ronda de financiación de la Serie A de 2021 dirigida por Playground Global. La financiación hasta la fecha se acerca a los 100 millones de dólares, incluidas inversiones de Airbus, General Electric, American Airlines, JetBlue y Toyota. La empresa tiene su sede justo al final de la calle de SpaceX en Hawthorne, California, con una instalación de ingeniería en Toulouse, Francia.
Universal Hydrogen ahora realizará más pruebas en Moses Lake. La compañía trabajará en el desarrollo de software adicional y eventualmente convertirá el avión para usar hidrógeno líquido. A principios del próximo año, es probable que el avión se retire y la celda de combustible se dirija al Museo Smithsonian del Aire y el Espacio en Washington, DC.
Universal Hydrogen espera comenzar a enviar kits de conversión de celdas de combustible para aviones regionales como el Dash-8 tan pronto como en 2025. La compañía ya tiene casi 250 pedidos de modernización valorados en más de mil millones de dólares de 16 clientes, incluido Air New Zealand. John Thomas, CEO de Connect Airlines, que planea ser la primera aerolínea de EE. UU. en utilizar la tecnología de Universal Hydrogen, dijo que “la asociación proporciona el camino más rápido hacia la operación de cero emisiones para la industria aérea mundial”.
Universal Hydrogen no solo produce las maquinillas de afeitar, también vende las cuchillas.
Casi todo el hidrógeno que se usa hoy en día se produce en el punto de consumo. Eso no solo se debe a que el hidrógeno se filtra fácilmente y puede dañar los contenedores de acero tradicionales, sino principalmente a que en su forma más útil, un líquido compacto, debe mantenerse a solo 20 grados por encima del cero absoluto, lo que generalmente requiere una costosa refrigeración.
El hidrógeno líquido utilizado en la prueba de Moses Lake provino de un proveedor comercial de gas de “hidrógeno verde”, lo que significa que se fabricó con energía renovable. Solo una pequeña fracción del hidrógeno que se produce hoy en día se produce de esta manera.
Si la economía del hidrógeno realmente va a hacer mella en la crisis climática, el hidrógeno verde tendrá que ser mucho más fácil y más barato de producir, almacenar y transportar.
Eremenko comenzó originalmente Universal Hydrogen para diseñar módulos de hidrógeno estandarizados que pudieran ser transportados por semirremolques estándar y simplemente colocados en aviones u otros vehículos para su uso inmediato. El diseño actual puede mantener el hidrógeno líquido hasta 100 horas y, a menudo, los ha comparado con la comodidad de las unidades Nespresso. Universal Hydrogen dice que tiene más de $ 2 mil millones en pedidos de servicio de combustible para la próxima década.
Los módulos prototipo fueron demostrado en diciembre, y la compañía espera comenzar a construir a finales de este año una planta de fabricación de 630 000 pies cuadrados para ellos en Albuquerque, Nuevo México. Ese proyecto de casi $400 millones depende del éxito de una solicitud de préstamo del Departamento de Energía de EE. UU. de más de $200 millones que no se informó anteriormente. Eremenko dice que la solicitud ha pasado la primera fase de diligencia debida dentro del DOE.
una larga pista
Algunos expertos se muestran escépticos de que el hidrógeno alguna vez haga una mella significativa en las emisiones de la aviación. Bernard van Dijk, científico aeronáutico de la Coalición de Ciencias del Hidrógeno, aprecia la simplicidad de los módulos de Universal Hydrogen, pero señala que incluso la NASA tiene problemas para controlar las fugas de hidrógeno con sus cohetes. “Todavía tienes que conectar los botes a la aeronave. ¿Cómo va a estar todo a salvo? Porque si se filtra y alguien enciende un fósforo, es una receta para el desastre”, dice. “Creo que también están subestimando todo el proceso de certificación para un nuevo tren motriz de hidrógeno”.
Incluso cuando se superen esos obstáculos, existe el problema de producir suficiente hidrógeno verde utilizando electricidad renovable, a un precio al que la gente esté dispuesta a jugar. “Si desea que todos los vuelos europeos funcionen con hidrógeno, necesitaría 89 000 turbinas eólicas grandes para producir suficiente hidrógeno”, dice van Dijk. “Cubrirían un área de aproximadamente el doble del tamaño de los Países Bajos”.
Pero Eremenko sigue convencido de que Universal Hydrogen y sus socios pueden hacer que funcione, con la ayuda de un subsidio de $3 por kilogramo de hidrógeno verde en la Ley de Reducción de la Inflación de Biden. “De todas las cosas que me mantienen despierto por la noche”, dice, “el costo y la disponibilidad de los hidrógenos verdes no es una de ellas”.
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