A Airbus está desenvolvendo uma solução para um dos maiores desafios da propulsão de hidrogênio.
O HHydrogen é fundamental para o objetivo da Airbus de desenvolver a primeira aeronave comercial com emissão zero do mundo até 2035. Isso exigirá uma abordagem inovadora para o armazenamento de combustível. A Airbus está projetando tanques de hidrogênio líquido de última geração para facilitar uma nova era de aviação sustentável
O hidrogênio é uma das tecnologias mais promissoras para reduzir o impacto climático da aviação. Quando gerado a partir de fontes renováveis de energia, emite zero CO2. Significativamente, ele fornece aproximadamente três vezes a energia por unidade de massa do combustível de jato convencional e mais de 100 vezes a energia das baterias de íon-lítio. Isso o torna adequado para alimentar aeronaves.
No entanto, armazenar hidrogênio a bordo de uma aeronave apresenta vários desafios. O hidrogênio pode fornecer mais energia em massa do que o querosene, mas fornece menos energia em volume. Em pressão atmosférica e temperatura ambiente normais, você precisaria de aproximadamente 3.000 litros de hidrogênio gasoso para obter a mesma quantidade de energia de um litro de querosene.
Claramente, isso não é viável para a aviação. Uma alternativa seria pressurizar o hidrogênio a 700 bar - abordagem utilizada no setor automotivo. Em nosso exemplo, isso reduziria os 3.000 litros para apenas seis.
Isso pode representar uma grande melhoria, mas o peso e o volume são essenciais para as aeronaves. Para ir ainda mais longe, podemos reduzir a temperatura para -253 ° C. É quando o hidrogênio se transforma de gás em líquido, aumentando ainda mais sua densidade de energia. Voltando ao nosso exemplo, quatro litros de hidrogênio líquido seriam o equivalente a um litro de combustível padrão para aviação.
Requisitos exigentes para tanques de armazenamento de hidrogênio
Manter uma temperatura tão baixa requer tanques de armazenamento muito específicos. Atualmente, eles consistem em um tanque interno e externo com vácuo entre eles e um material específico, como um MLI (Multi-Layer Insulation) para minimizar a transferência de calor por radiação.
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| Dentro do tanque de hidrogênio líquido da Airbus |
Tanques de armazenamento de hidrogênio líquido criogênico já são usados em várias indústrias, incluindo aeroespacial, o que nos dá uma boa visão dos desafios envolvidos. O envolvimento da Airbus no Ariane, por exemplo, ajudou a ganhar conhecimento na instalação de sistemas, em testes criogênicos e gerenciamento de derramamento de combustível, ou mesmo em como construir o próprio tanque interno.
Mas embora existam algumas sinergias entre o voo espacial e a aviação, também existem inúmeras diferenças importantes. Os requisitos de segurança são diferentes dos de lançadores espaciais, pois os tanques de armazenamento de hidrogênio para aeronaves comerciais teriam que suportar aproximadamente 20.000 decolagens e pousos e precisariam manter o hidrogênio no estado líquido por muito mais tempo.
Pesquisa e desenvolvimento crucial para voos com emissão zero
Como parte de seu compromisso com a indústria aeroespacial limpa, a Airbus agora está adaptando e desenvolvendo a tecnologia de armazenamento de hidrogênio existente para a aviação. Várias novas instalações de pesquisa e desenvolvimento em toda a Europa começaram recentemente a trabalhar em tanques de armazenamento de hidrogênio líquido para nossa aeronave conceito ZEROe .
No curto prazo, os tanques de hidrogênio líquido para voos comerciais provavelmente serão metálicos. Esta abordagem será seguida pelos Centros de Desenvolvimento de Emissão Zero (ZEDCs) em Nantes, França, e Bremen, no norte da Alemanha.
No longo prazo, no entanto, os tanques feitos de materiais compostos podem ser mais leves e de fabricação mais econômica. A Airbus irá acelerar o desenvolvimento desta abordagem em seu novo ZEDC na Espanha e em seu centro de pesquisa composto em Stade, Alemanha.
“Adaptar a tecnologia de tanque criogênico para aeronaves comerciais representa alguns dos principais desafios de projeto e fabricação”, disse David Butters, chefe de engenharia de armazenamento e distribuição de LH2 da Airbus. "Os novos ZEDCs da Airbus hospedarão equipes multidisciplinares de engenharia para criar soluções inovadoras que atenderão aos exigentes requisitos aeroespaciais."
Espera-se que todos os ZEDCs estejam totalmente operacionais e prontos para testes em solo com o primeiro tanque de hidrogênio criogênico totalmente funcional durante 2023, e com testes de vôo começando em 2025.
Via Airbus
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