L’aereo a idrogeno con motori elettrici si candida per la soluzione del problema più difficile da risolvere, quello del volo a zero emissioni.
L’aviazione utilizza oggi il jet fuel, un combustibile petrolifero tutt’altro che pulito, ed è responsabile – in condizioni di flussi passeggeri non-pandemici – di circa il 4% delle emissioni di CO2 totali dovute ad attività umane, pari al 13% delle emissioni causate dal settore dei trasporti.
Importanza crescente
Con la riduzione progressiva delle emissioni negli altri settori, però, specialmente se il flusso passeggeri ricomincerà a crescere nell’auspicata fase di rimbalzo economico post-pandemica – che ci auguriamo più prossima possibile – il peso delle emissioni causate dal settore aereo è destinato a crescere significativamente nei prossimi decenni.
Secondo alcune proiezioni, il contributo netto del trasporto aereo al totale delle emissioni climalteranti originate dalle attività umane arriverà a una percentuale molto significativa che va addirittura dal 25% al 50%.
Soluzione idrogeno
L’idrogeno si candida per la sostituzione del jet fuel e la realizzazione di aerei a zero emissioni con propulsione garantita da motori elettrici.
Il primo aereo a idrogeno con celle a combustibile e motori elettrici realizzato sulla base di un modello commerciale (Piper classe M a sei posti) ha volato per alcuni minuti nel settembre del 2020 decollando dall’aeroporto di Cranfield, Inghilterra dove ha sede la struttura di ricerca e sviluppo della ZeroAvia.
Il video del volo a idrogeno del Piper blu trasformato con sistema di bordo dotato di celle a combustibile e motori elettrici è raggiungibile dal link in fondo a questo articolo.
Com’è fatto
L’aereo che ha volato a Cranfield è realizzato con un’opera di adattamento dell’aeroplano originale.
Nello spazio posteriore sono posizionati i serbatoi di idrogeno, che occupano quindi il volume originariamente disponibile per i passeggeri, mentre le celle a combustibile e il motore elettrico trovano spazio nel vano originariamente destinato al motore convenzionale.
Il sistema di alimentazione di aria e idrogeno per le celle combustibile e i cablaggi di alimentazione motore, oltre ai sistemi di controllo del pacco fuel cell, trovano posto sotto la carrozzeria originale.
Lo stesso modello di aereo, pochi mesi prima, aveva volato con successo anche in versione elettrica a batterie per il test del sistema di propulsione.
Grandi ambizioni
La ZeroAvia ha grandissime ambizioni e un piano di avvicinamento alla realizzazione e commercializzazione di aerei commerciali con propulsione a idrogeno capaci di trasportare prima alcuni passeggeri, poi alcune decine e successivamente anche centinaia di persone a bordo.
Non si tratta pertanto di esperienze sperimentali, ma di reali primi passi verso un mercato che potrebbe essere più vicino di quanto si pensi.
Il mercato del volo a zero emissioni potrebbe infatti aprirsi già entro i prossimi cinque anni.
Programma
Il programma di avvio del nuovo mercato parte già dal 2023, quando la ZeroAvia prevede di poter offrire il, suo primo modello a idrogeno con celle a combustibile capace di trasportare 10-20 passeggeri e di volare a zero emissioni con un singolo rifornimento per 500 miglia, pari a oltre novecento chilometri.
Il passo successivo è di nuovo molto ravvicinato e punta a mettere sul mercato dell’aviazione entro il 2026 un aereo a idrogeno capace di trasportare 50-100 passeggeri e di volare per 1.000 miglia con un rifornimento di idrogeno, quindi più di milleottocento chilometri.
L’obiettivo per il 2030 è di nuovo un doppio raddoppio, quindi un aereo a idrogeno che possa trasportare 100-200 passeggeri e volare per 2.000 miglia con un rifornimento completo, arrivando così a superare i tremilacinquecento chilometri di autonomia in volo.
Nel 2035 la ZeroAvia punta a superare i 200 posti a bordo e a garantire con un suo aereo a idrogeno 3.000 miglia di autonomia con un rifornimento, quindi addirittura cinquemilacinquecento chilometri.
Per il 2040 l’obiettivo di ampliamento del raggio d’operatività – per un aeromobile con oltre duecento posti a bordo – arriva alle 5.000 miglia, cioè oltre novemila chilometri e un’ampia scelta di voli intercontinentali.
Come funziona
Il progetto dell’aereo a idrogeno con celle a combustibile della ZeroAvia prevede uno schema con fuel cell integrate nell’alloggiamento motori degli attuali modelli, motore elettrico in testa al pacco celle a combustibile e serbatoi di idrogeno integrati nelle ali.
Il flusso d’aria per l’alimentazione delle celle a combustibile e il raffreddamento del sistema entra dal lato dell’elica di propulsione.
Il vapore acqueo, risultato della reazione elettrochimica che produce l’elettricità di alimentazione per il motore, è emesso dalle celle a combustibile verso la coda dell’aeromobile.
Dal punto di vista della propulsione l’aereo a idrogeno con celle a combustibile è quindi a tutti gli effetti un aereo elettrico.
Idrogeno contro batterie
Anche nei cieli si apre così la competizione tra idrogeno e batterie, proprio come sta avvenendo per l’automobile (dov’è in vantaggio per il momento l’elettrico a batterie), per i veicoli pesanti a lungo raggio (al momento è in vantaggio l’idrogeno), le navi (idrogeno in vantaggio) e i treni su tratte non elettrificate (idrogeno in vantaggio).
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