Gli aerei del futuro voleranno a idrogeno?
Come sapete, il mondo intero è preoccupato per il problema del riscaldamento globale associato alle recenti esorbitanti emissioni di gas serra: CO₂, CH₄, N₂O e O₃. A questo proposito, secondo il programma Jet Zero del governo britannico, l’industria aeronautica britannica si è impegnata a raggiungere “assolutamente zero” emissioni di anidride carbonica entro il 2040. L’UE e gli Stati Uniti intendono raggiungere questo livello entro il 2050. Per realizzare tali ambizioni sarà necessaria un’alternativa al classico carburante per aerei.
Il SAF come mezza misura nella transizione agli ecocarburanti
Il carburante per aerei ecologico (SAF, noto anche come biokerosene), ottenuto non da minerali, rappresenta una parziale via d'uscita. Questo carburante è costituito da biomassa o carbonio riciclato. Questa è una versione modificata del carburante Jet A e Jet A-1. Le compagnie aeree lo stanno già utilizzando in combinazione con il tradizionale carburante per aerei. Ora viene consegnato ai moderni e grandi aeroporti non attraverso le linee di carburante esistenti, ma in serbatoi.
Tuttavia, il SAF è a priori costoso e può essere prodotto solo in quantità limitate. Pertanto, gli operatori, seguendo gli sviluppatori, mostrano un notevole interesse per l'idrogeno ad alta intensità energetica, la cui combustione non produce CO₂.
Difficoltà tecnologiche
E tutto andrebbe bene, ma... L'idrogeno è adatto per l'uso industriale allo stato liquefatto, che richiede un raffreddamento a -253 °C. Gestire una sostanza del genere è molto difficile Tecnico compito. Pertanto, tutti i contenitori e le tubazioni devono essere isolati in modo accurato ed efficiente.
Tuttavia, la francese Air Liquide è una professionista in questa materia. Da mezzo secolo l'azienda produce idrogeno criogenico per i veicoli di lancio Ariane dell'Agenzia spaziale europea, nonché per automobili e altre esigenze industriali in quantità superiori a 1 milione di tonnellate all'anno.
Air Liquide fa parte del consorzio H₂Fly, che quest'estate ha testato con successo un aereo alimentato a idrogeno liquido. Questa è stata un'occasione conveniente per il personale dell'azienda per testare i sistemi di riempimento. L'esperimento ha dimostrato che in questa parte della catena operativa non esistono praticamente fattori limitanti e, se si presentano, possono essere eliminati.
Ma l’impianto di stoccaggio, distribuzione e rifornimento di gas in sé non sarà economico per l’aeroporto. La società di consulenza Bain & Company stima che potrebbe valere fino a 1 miliardo di dollari.
La soluzione sembra essere stata trovata
A questo proposito, la società Universal Hydrogen ha dichiarato di possedere il know-how per ridurre il costo del concetto. Il rifornimento viene effettuato fuori dall'aeroporto, presso il produttore del gas condensato. Sono stati inventati moduli speciali-serbatoi per idrogeno liquido, che vengono consegnati dall'impresa all'aerodromo. Il modulo è installato in una posizione standard sull'aereo e collegato al motore. Tutto! Non sono necessari tubi, tubi flessibili e pompe.
L'idrogeno liquido viene conservato nel modulo per 4 giorni. Una coppia di questi prodotti contiene 360 kg di idrogeno, che forniscono 500 miglia (805 km) di volo più una riserva di 45 minuti di volo.
Universal Hydrogen si è offerta volontaria per convertire l'aereo a corto raggio, dove l'energia meccanica derivante dalla combustione dell'idrogeno sarà convertita in elettricità per far girare le eliche. Secondo il piano, i voli di prova inizieranno il prossimo anno. Il direttore tecnico dell'azienda, Mark Kazin, chiarisce:
La nostra idea è buona perché non è necessario riorganizzare l'attuale sistema di rifornimento, che le compagnie aeree devono comunque preservare per il resto del segmento della loro flotta. A quanto pare, l’idrogeno è adatto solo per i voli regionali. Per i voli a lunga distanza è indispensabile il normale carburante per aerei.
Ostacolo implicito e finora insormontabile
C’è un altro collo di bottiglia, di cui da tempo si parla sempre più in relazione all’alternativa all’idrogeno. Spieghiamo con un semplice esempio. Nei giorni feriali, 1300 aerei decollano e atterrano all'aeroporto di Londra Heathrow, il che implica un consumo giornaliero di circa 20 milioni di litri di carburante (la metà del fabbisogno totale di carburante per aerei del Regno Unito). Per garantire questo processo continuo, il cherosene viene fornito alle infrastrutture dell'aeroporto attraverso un gasdotto direttamente dalla raffineria e quindi immagazzinato in serbatoi in due basi.
Il paradosso della situazione è che l'amministrazione aeroportuale, essendo il suo gestore, non si occupa delle questioni relative alla fornitura di carburante per gli aerei, questa è di competenza delle compagnie aeree e dei partner - fornitori di cherosene. Tuttavia, è necessario riflettere sulla disposizione del magazzino, allocare lo spazio per lo stoccaggio, stabilire comunicazioni, prendersi cura dei sistemi e dei mezzi di protezione, ecc. Di questo è responsabile la direzione dell'aeroporto.
Si tratta cioè di adempiere al compito funzionale principale: garantire un throughput sufficiente con stabilità operativa garantita. Pertanto, un approvvigionamento sicuro e regolare di carburante per i più grandi aeroporti del mondo rappresenta oggi un problema serio, perché il consumo di carburante al terminal non può crescere indefinitamente. E si osserva una tale tendenza.
Conclusioni e previsioni
In generale, non è ancora chiaro se l’idrogeno sostituirà il cherosene nell’aviazione del futuro. Gli aerei alimentati a idrogeno sono nelle prime fasi di sviluppo. A differenza degli attuali aerei di linea, il cui carburante è nascosto negli aerei, in un aereo di linea alimentato a idrogeno sarà collocato nella fusoliera, riducendo così lo spazio utilizzabile. Infine, rimane aperta la questione se sarà prodotto abbastanza idrogeno verde per soddisfare la domanda.
Il responsabile della pianificazione e sviluppo aeroportuale presso la società di consulenza Landrum and Brown, Prakash Dixit, riassume:
Non posso dire quale direzione energetica prenderà l’industria aeronautica nel prossimo e prevedibile futuro. Credo che tutti si rendano conto che il “net zero” è ciò a cui dovremmo aspirare. Come raggiungeremo questo obiettivo dal punto di vista economico è attualmente un mistero. Per quanto riguarda gli aerei alimentati a idrogeno, i voli dimostrativi potrebbero aver luogo nel prossimo decennio. Ma l’introduzione su vasta scala delle tecnologie dell’idrogeno sembra lontana e non del tutto certa.
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