Tutto quello che c’è da sapere sugli aerei a idrogeno: il futuro dell’aviazione sostenibile?

Entro il 2050, l’aviazione d’affari, e l’aviazione in generale, mireranno a essere neutrali dal punto di vista delle emissioni di carbonio.

Nell’ambito di questa transizione verso un’aviazione sostenibile, sono in corso diverse soluzioni, come l’uso di biocarburanti SAF o di aerei e modelli elettrici come il Volocopter, l’aereo elettrico Alice o il CityAirBus.

Tuttavia, alcuni costruttori di aerei stanno lavorando a un’altra alternativa: gli aerei a idrogeno.

AEROAFFAIRES presenta questa soluzione alternativa per un’aviazione a emissioni zero.

Cos’è l’idrogeno e come si usa nell’aviazione?

La decarbonizzazione del settore aeronautico è l’obiettivo dei costruttori di aerei da qui al 2050. L’idrogeno è una soluzione a lungo termine attualmente in fase di studio. Ma cos’è l’idrogeno? Quali sono i suoi vantaggi?

L’idrogeno è uno dei due elementi che formano l’acqua. È anche l’elemento più leggero della Terra (fa parte della tavola periodica). Si trova nei corpi idrici, nei laghi, negli oceani e persino nell’atmosfera.

Come funziona? L’idrogeno viene bruciato nelle turbine a gas del motore in camere di combustione. Poi, grazie a una cella a combustibile, l’energia liberata viene trasformata in energia elettrica, che alimenta il motore.

All’interno dell’aereo, l’idrogeno può essere immagazzinato in forma gassosa o liquida a -235 gradi. Poiché la sua densità è inferiore a quella dell’attuale paraffina, le strutture degli aerei potranno essere modificate in futuro.

Infine, l’idrogeno non inquina perché le emissioni che produce non sono altro che vapore acqueo, quindi è un’opportunità da cogliere per arrivare a zero emissioni entro il 2050.

Quali sono le differenze tra idrogeno verde, blu e grigio?

Conoscere i diversi tipi di idrogeno è essenziale per valutarne l’impatto ambientale. Non sono tutti prodotti nello stesso modo:

• Idrogeno grigio
  • Prodotto da gas naturale o carbone attraverso un processo chiamato steam reforming.
  • Emette una grande quantità di CO₂, il che lo rende la forma più inquinante.
• Idrogeno blu
  • Prodotto con lo stesso metodo del grigio, ma con cattura e stoccaggio della CO₂ emessa.
  • Meno inquinante del grigio, ma ancora dipendente dai combustibili fossili.
• Idrogeno verde
  • Deriva dall’elettrolisi dell’acqua utilizzando energie rinnovabili (solare, eolica).
  • Non genera emissioni dirette di CO₂, è veramente pulito e sostenibile.

Solo l’idrogeno verde è veramente compatibile con gli obiettivi dell’aviazione sostenibile. È a questo tipo di idrogeno che si rivolgono Airbus e altri importanti attori del settore aeronautico.

Aerei a idrogeno vs. aerei elettrici: quali sono le differenze?

Entrambe le tecnologie mirano alla decarbonizzazione del trasporto aereo, ma si basano su principi e utilizzi diversi. Ecco un chiaro confronto delle principali distinzioni:

Aerei a idrogeno

• Utilizza l’idrogeno come fonte di energia (bruciato in un motore o convertito in elettricità tramite una cella a combustibile).
• Offre un’autonomia medio-lunga, particolarmente adatta ai voli regionali e ai futuri voli a lungo raggio.
• La ricarica del carburante avviene tramite il riempimento dei serbatoi, un processo più rapido rispetto alla ricarica delle batterie.
• Ha un carico utile superiore a quello elettrico, in quanto è meno influenzato dal peso del carburante.
• Si rivolge a voli commerciali, jet privati e rotte interregionali.

Aerei elettrici

• Alimentato da batterie elettriche ricaricabili.
• Autonomia medio-bassa, limitata dalla densità energetica delle batterie.
• Richiede un lungo tempo di ricarica, che limita la frequenza delle rotazioni.
• Ha un carico utile limitato a causa del peso delle batterie di bordo.
• Viene utilizzato principalmente per aerei leggeri, taxi aerei o brevi voli intraurbani.
  

In parole povere, gli aerei a idrogeno sono più adatti ai voli a lungo raggio e alla crescita commerciale, mentre gli aerei elettrici sono attualmente riservati alla mobilità aerea a corto raggio.

Quali sono gli attuali vantaggi e limiti degli aerei a idrogeno?

Vantaggi

• Zero emissioni dirette (solo vapore acqueo)
• Eccellente densità energetica di massa
• Adatto per voli regionali e di medio raggio
• Compatibile con la produzione rinnovabile

Limiti attuali

Nonostante il suo potenziale, l’aereo alimentato a idrogeno si trova di fronte a grandi ostacoli:

• Infrastruttura globale inesistente o limitata: pochissimi aeroporti sono attrezzati.
• Stoccaggio criogenico complesso: -253°C per l’idrogeno liquido.
• Sicurezza: l’idrogeno è altamente infiammabile e richiede standard molto severi.
• Costo elevato: la tecnologia e i materiali specializzati sono ancora costosi.
• Peso e volume: i serbatoi occupano più spazio della paraffina.
• Produzione ecologica limitata: la maggior parte dell’idrogeno mondiale è ancora “grigio”.

Gli aerei a idrogeno hanno un eccellente potenziale ecologico, ma ci sono ancora molte sfide tecnologiche e logistiche da superare.

Quali Paesi stanno investendo nell’aviazione a idrogeno?

Molti governi e produttori di tutto il mondo stanno investendo molto nello sviluppo dell’aviazione a idrogeno. Ecco le principali iniziative per paese:

• 🇫🇷 Francia
  • Programma Airbus ZEROe
  • Sviluppo del jet privato a idrogeno Beyond Aero
  • Sostegno del governo attraverso il Piano nazionale idrogeno
• 🇩🇪 Germania
  • Partecipazione al progetto HY4
  • Investimento da parte di Lufthansa Technik
  • Stretta collaborazione tecnologica con Airbus
• 🇺🇸 Stati Uniti
  • Progetti di motori a idrogeno presso Pratt & Whitney
  • Introduzione di soluzioni modulari da parte di Universal Hydrogen
  • Ricerca sull’aviazione decarbonizzata presso Boom Supersonic
• 🇯🇵 Giappone
  • Sviluppo dell’infrastruttura tramite Kawasaki Heavy Industries
  • Tabella di marcia del governo per l’idrogeno nell’aviazione regionale
• 🇬🇧 Regno Unito
  • La leadership di ZeroAvia nei piccoli aerei a idrogeno
  • Ricerca avanzata presso Rolls-Royce
  • Finanziamenti per progetti regionali a basse emissioni
    

Europa, Stati Uniti e Giappone sono attualmente i principali motori dell’innovazione dell’idrogeno nell’industria aerospaziale mondiale.

I vari progetti di aerei e jet privati alimentati a idrogeno

Molti professionisti del mondo aeronautico stanno studiando questa alternativa all’uso della paraffina. Con l’obiettivo di un’aviazione sostenibile in vista, diversi progetti si stanno gradualmente concretizzando.

Recentemente, ad esempio, GE Aviation e Safran hanno unito le forze con Airbus per testare un motore alimentato a idrogeno.

Beyond Aerospace, un’azienda aerospaziale di Tolosa fondata nel 2020, sta progettando di creare un jet privato alimentato a idrogeno dopo aver recentemente raccolto fondi.

AEROAFFAIRES presenta altri progetti a idrogeno nel settore aeronautico.

1. Airbus e il suo programma di aerei ZEROe

Airbus sta attualmente collaborando con diversi produttori di motori per equipaggiare i suoi aerei. Tra questi, Pratt & Whitney, CFM International, Safran e General Electric. Airbus sta gradualmente svelando piani per aerei alimentati a idrogeno.

In particolare con i suoi 3 diversi concetti chiamati ZEROe, per emissioni zero. Entro il 2035, il costruttore di aerei vuole far volare velivoli completamente alimentati a idrogeno e a zero emissioni di CO2.

Airbus è attualmente in fase di test su un A380. Entro il 2025, il costruttore di aerei metterà a punto un sistema per alimentare uno dei 4 motori dell’aereo con l’idrogeno.

Per il momento, l’A380 sul banco di prova è dotato di un quinto motore che funziona a idrogeno. 4 serbatoi per un totale di 400 kg di idrogeno sono posizionati vicino e nella parte posteriore dell’aereo per fornire idrogeno liquido al motore in prova.

Secondo il costruttore dell’aereo, il progetto “definirà le specifiche del sistema di propulsione a idrogeno, supervisionerà i test di volo e fornirà all’A380 un banco di prova per testare il motore a idrogeno in fase di crociera”.

Gli altri 4 motori situati sotto le ali continueranno a funzionare normalmente durante le fasi di test del motore a idrogeno.

Credito fotografico: Airbus

2. Pratt & Whitney e il suo motore a idrogeno

Il costruttore americano di motori guarda da tempo all’idrogeno. In effetti, Pratt & Whitney ha sollevato per la prima volta la possibilità di creare aerei alimentati a idrogeno già nel 1957. L’azienda americana è stata una delle prime a sfruttare questo settore e a testare le possibilità offerte dall’idrogeno.

Ad oggi, Pratt & Whitney ha rivelato di essere al lavoro su un nuovo motore a idrogeno che, a termine, alimenterà aerei e jet privati. Inoltre, l’azienda aerospaziale sta già lavorando a stretto contatto con i produttori di aerei, in particolare con Airbus.

Airbus fornisce circa il 35% dei motori per il modello Airbus A320 Neo, nonché tutti i motori per il modello A220 del costruttore. L’idea di Pratt & Whitney è quella di costruire un motore in grado di utilizzare l’idrogeno liquido in sostituzione della paraffina originariamente utilizzata.

Per fare un ulteriore passo avanti, prevede anche di recuperare il vapore acqueo prodotto dall’idrogeno durante il processo di combustione. Il futuro delle “emissioni zero” è alle porte!

3. Partnership per dotare gli aeroporti di idrogeno

I giganti dell’aeronautica si stanno già alleando per offrire installazioni di idrogeno negli aeroporti. È il caso di Air Liquide, Airbus e Vinci Airports, che stanno unendo le forze per realizzare la transizione verso un’aviazione sostenibile.

Hanno annunciato un piano decennale per aiutare gli aeroporti e altre strutture a rifornirsi di idrogeno. Il primo aeroporto pilota a beneficiarne è Lione-Saint Exupéry. Nel 2023 riceverà punti di distribuzione di idrogeno gassoso.

Inizialmente, l’idrogeno sarà utilizzato per alimentare le attrezzature di terra, come i veicoli per le piste e le macchine di movimentazione.

Poi, fino al 2030, questi punti di distribuzione saranno utilizzati per rifornire gli aerei di idrogeno liquido.

AEROAFFAIRES: impegnata per un’aviazione sostenibile

Dal 1991, AEROAFFAIRES aiuta i suoi clienti a noleggiare jet privati, con una chiara ambizione: combinare comfort, prestazioni e impegno ambientale.

• 100% di compensazione delle emissioni di carbonio per ogni volo.
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