Airbus vuole portare sul mercato il primo aereo commerciale al mondo alimentato ad idrogeno entro il 2035. Per raggiungere questo obiettivo, ha lanciato il progetto ZEROe, che sta esplorando una varietà di tecnologie e preparando l’ecosistema che produrrà e fornirà l’idrogeno.
I viaggi in aereo, si sa, sono altamente inquinanti, ma l’innovazione tecnologica potrebbe contribuire ad azzerarne l’impatto sul pianeta, grazie appunto all’utilizzo di energia pulita come quella fornita dall’idrogeno. Non è affatto semplice, e persistono criticità e sfide, ma la società costruttrice di aeromobili ci crede e ci sta lavorando.
Cosa fa Airbus
Airbus è specializzata nella progettazione, produzione e consegna di prodotti, servizi e soluzioni aerospaziali a clienti in tutto il mondo.
Con circa 134.000 dipendenti, risulta tra le maggiori aziende di aeronautica e del settore spaziale in Europa. Airbus produce aerei commerciali innovativi e detiene circa la metà di tutti gli ordini di aeromobili commerciali.
Propulsione ad idrogeno per alimentare gli aerei del futuro: le tecnologie
Per raggiungere il suo obiettivo, Airbus, si legge nel sito aziendale, sta esplorando sia le tecnologie di propulsione a combustione di idrogeno sia quelle a celle a combustibile, per le quali sono stati lanciati dimostratori.
Cosa sono le tecnologie di propulsione a combustione di idrogeno
Le tecnologie di propulsione a combustione di idrogeno rappresentano un approccio innovativo per alimentare i motori degli aerei utilizzando l’idrogeno come carburante principale anziché i carburanti fossili tradizionali, come il cherosene. Questo tipo di tecnologia sfrutta le proprietà chimiche dell’idrogeno, un elemento altamente energetico e completamente privo di emissioni di carbonio quando bruciato, producendo principalmente acqua (vapore acqueo) come prodotto di scarto.
Nella propulsione a combustione di idrogeno, l’idrogeno liquido viene immagazzinato in serbatoi speciali ad alta pressione e a basse temperature (criogeniche) sull’aereo. Quando è necessario alimentare il motore, l’idrogeno viene riscaldato e trasformato in gas, poi iniettato nei motori dove si combina con l’ossigeno presente nell’aria. Questa reazione di combustione produce una grande quantità di energia, che viene utilizzata per generare spinta attraverso le turbine del motore.
Per adattarsi a questo tipo di combustibile, i motori a turbina degli aerei devono subire modifiche significative. Queste includono l’adattamento degli iniettori di carburante, dei sistemi di alimentazione e della camera di combustione per gestire le proprietà uniche dell’idrogeno, come la sua alta velocità di combustione e il suo ampio intervallo di infiammabilità.
Utilizzare l’idrogeno come carburante per la propulsione degli aerei presenta diversi vantaggi, tra cui la riduzione delle emissioni di gas serra e inquinanti atmosferici, contribuendo così a combattere il cambiamento climatico e migliorare la qualità dell’aria. Tuttavia, la transizione verso la propulsione a combustione di idrogeno richiede di superare sfide significative, come lo sviluppo di infrastrutture di produzione, trasporto e rifornimento di idrogeno negli aeroporti, oltre alla gestione della sicurezza legata all’alto potenziale energetico e alla reattività dell’idrogeno.
Cosa sono le celle a combustibile a idrogeno
Le hydrogen fuel cells, o celle a combustibile a idrogeno, sono dispositivi che convertono l’energia chimica dell’idrogeno in energia elettrica attraverso un processo di combinazione dell’idrogeno con l’ossigeno dell’aria. Questo processo produce energia elettrica, vapore acqueo e calore, senza emettere sostanze inquinanti o gas serra, rendendo le celle a combustibile a idrogeno una tecnologia pulita e sostenibile.
Il cuore di una cella a combustibile è costituito da un elettrolita sandwichato tra due elettrodi, l’anodo e il catodo. Quando l’idrogeno viene introdotto nel lato dell’anodo, viene separato in protoni ed elettroni. L’elettrolita permette il passaggio dei soli protoni verso il catodo, mentre gli elettroni viaggiano attraverso un circuito esterno, creando una corrente elettrica. Al catodo, gli elettroni, i protoni e l’ossigeno dall’aria si combinano per formare acqua, che è l’unico prodotto di scarto del processo.
Le celle a combustibile a idrogeno possono essere utilizzate in una varietà di applicazioni, tra cui la produzione di energia elettrica stazionaria, la propulsione di veicoli elettrici (come auto, autobus e treni – e in futuro, appunto, anche aerei), e come fonte di energia portatile o di backup. Offrono diversi vantaggi, come alta efficienza energetica, ridotte emissioni di inquinanti, silenziosità di funzionamento e flessibilità nell’impiego. Tuttavia, la loro diffusione è ancora limitata da sfide quali il costo elevato, la necessità di sviluppare infrastrutture dedicate per la produzione, lo stoccaggio e la distribuzione dell’idrogeno, e questioni legate alla sostenibilità della produzione di idrogeno stesso, che attualmente avviene prevalentemente da fonti fossili.
L’attività di ricerca e sviluppo di Airbus
Nell’ambito del progetto per sviluppare aerei di linea a idrogeno, Airbus ha stabilito una joint venture con il fornitore automobilistico ElringKlinger AG, Airbus Aerostack, per sviluppare pile a combustibile ad idrogeno al cuore di un sistema di propulsione elettrico.
Ha anche istituito Centri di Sviluppo dedicati in Francia, nel Regno Unito, in Germania e in Spagna per lavorare su serbatoi e sistemi di carburante criogenico.
Ecosistema
La corsa verso l’aviazione commerciale alimentata ad idrogeno inizia da terra. L’idrogeno deve essere prodotto, trasportato e immagazzinato nella giusta quantità, al momento giusto, nel luogo giusto e al costo giusto. La sua produzione e utilizzo devono essere regolamentati e certificati.
Airbus, si legge sul sito dell’azienda, ritiene che lo sviluppo dell’infrastruttura dell’idrogeno negli aeroporti sia un prerequisito per supportare l’adozione e l’espansione su larga scala degli aerei ad idrogeno. Per questo sta collaborando con produttori e distributori di idrogeno in tutto il mondo, aeroporti e compagnie aeree. L’obiettivo è costruire l’ecosistema adatto per realizzare un aereo alimentato ad idrogeno entro il 2035.
