Tudo o que você precisa saber sobre aeronaves movidas a hidrogênio: o futuro da aviação sustentável?

Até 2050, a aviação executiva e a aviação em geral terão como objetivo ser neutras em termos de carbono.

Como parte desse movimento em direção à aviação sustentável, várias soluções estão em andamento, como o uso de biocombustíveis SAF ou aeronaves e modelos elétricos, como o Volocopter, a aeronave elétrica Alice ou o CityAirBus.

No entanto, vários fabricantes de aeronaves estão trabalhando em outra alternativa: aeronaves movidas a hidrogênio.

A AEROAFFAIRES apresenta essa solução alternativa para a aviação com emissão zero.

O que é hidrogênio e como ele é usado na aviação?

A descarbonização do setor de aviação é o objetivo dos fabricantes de aeronaves até 2050. O hidrogênio é uma solução de longo prazo que está sendo estudada atualmente. Mas o que é o hidrogênio? Quais são suas vantagens?

O hidrogênio é um dos dois elementos que formam a água. Ele também é o elemento mais leve da Terra (parte da tabela periódica). Ele é encontrado em corpos d’água, lagos, oceanos e até mesmo na atmosfera.

Como ele funciona? O hidrogênio é queimado nas turbinas a gás do motor em câmaras de combustão. Em seguida, graças a uma célula de combustível, a energia liberada é transformada em energia elétrica, que alimenta o motor.

Dentro da aeronave, o hidrogênio pode ser armazenado na forma gasosa ou líquida a -235 graus. Como tem uma densidade mais baixa do que a parafina atual, as estruturas da aeronave podem ser modificadas no futuro.

Por fim, o hidrogênio não polui porque as emissões que ele produz são apenas vapor de água, portanto, é uma oportunidade que podemos aproveitar para atingir zero emissões até 2050.

Quais são as diferenças entre o hidrogênio verde, azul e cinza?

Compreender os diferentes tipos de hidrogênio é essencial para avaliar seu impacto ambiental. Eles não são todos produzidos da mesma maneira:

• Hidrogênio cinza
  • Produzido a partir de gás natural ou carvão por meio de um processo chamado reforma a vapor.
  • Emite uma grande quantidade de CO₂, o que o torna a forma mais poluente.
• Hidrogênio azul
  • Produzido usando o mesmo método do cinza, mas com captura e armazenamento do CO₂ emitido.
  • Menos poluente que o cinza, mas ainda dependente de combustíveis fósseis.
• Hidrogênio verde
  • Derivado da eletrólise da água usando energias renováveis (solar, eólica).
  • Não gera emissões diretas de CO₂, sendo realmente limpo e sustentável.

Somente o hidrogênio verde é realmente compatível com os objetivos da aviação sustentável. É para esse tipo que a Airbus e outras grandes empresas do setor aeronáutico estão se voltando.

Aeronaves movidas a hidrogênio vs. aeronaves elétricas: quais são as diferenças?

Ambas as tecnologias têm o objetivo de descarbonizar o transporte aéreo, mas são baseadas em princípios e usos diferentes. Aqui está uma comparação clara das principais distinções:

Aeronaves movidas a hidrogênio

• Usa o hidrogênio como fonte de energia (queimado em um motor ou convertido em eletricidade por meio de uma célula de combustível).
• Oferece alcance médio a longo, especialmente adequado para voos regionais e futuros voos de longa distância.
• O combustível é recarregado ao encher os tanques, um processo mais rápido do que recarregar as baterias.
• Tem uma carga útil melhor do que a elétrica, pois é menos penalizada pelo peso do combustível.
• Destina-se a voos comerciais, jatos particulares e rotas inter-regionais.

Aeronaves elétricas

• Alimentada por baterias elétricas recarregáveis.
• Alcance baixo a médio, limitado pela densidade de energia das baterias.
• Requer um longo tempo de recarga, o que limita a frequência das rotações.
• Tem uma carga útil limitada devido ao peso das baterias de bordo.
• Usado principalmente para aeronaves leves, táxis aéreos ou voos intraurbanos curtos.
  

Em termos simples, as aeronaves movidas a hidrogênio são mais adequadas para voos de longa distância e para o crescimento comercial, enquanto as aeronaves elétricas são atualmente reservadas para a mobilidade aérea de curto alcance.

Quais são as vantagens e limitações atuais das aeronaves movidas a hidrogênio?

Vantagens

• Zero emissões diretas (somente vapor de água)
• Excelente densidade de energia de massa
• Adequado para voos regionais e de médio curso
• Compatível com a produção renovável

Limitações atuais

Apesar de seu potencial, a aeronave movida a hidrogênio enfrenta grandes obstáculos:

• Infraestrutura global inexistente ou limitada: pouquíssimos aeroportos estão equipados.
• Armazenamento criogênico complexo: -253°C para o hidrogênio líquido.
• Segurança: o hidrogênio é altamente inflamável, exigindo padrões muito rigorosos.
• Alto custo: a tecnologia e os materiais especializados ainda são caros.
• Peso e volume: os tanques ocupam mais espaço do que a parafina.
• Produção verde limitada: a maior parte do hidrogênio do mundo ainda é “cinza”.

As aeronaves movidas a hidrogênio têm um excelente potencial ecológico, mas ainda há muitos desafios tecnológicos e logísticos a serem superados.

Quais países estão investindo na aviação movida a hidrogênio?

Muitos governos e fabricantes em todo o mundo estão investindo pesadamente no desenvolvimento da aviação movida a hidrogênio. Veja a seguir as principais iniciativas por país:

• 🇫🇷 França
  • Programa ZEROe da Airbus
  • Desenvolvimento do jato particular a hidrogênio Beyond Aero
  • Apoio do governo por meio do Plano Nacional de Hidrogênio
• 🇩🇪 Alemanha
  • Participação no projeto HY4
  • Investimento da Lufthansa Technik
  • Estreita cooperação tecnológica com a Airbus
• 🇺🇸 Estados Unidos
  • Projetos de motores a hidrogênio na Pratt & Whitney
  • Implantação de soluções modulares pela Universal Hydrogen
  • Pesquisa de aviação descarbonizada na Boom Supersonic
• 🇯🇵 Japão
  • Desenvolvimento de infraestrutura via Kawasaki Heavy Industries
  • Roteiro do governo para o hidrogênio na aviação regional
• 🇬🇧 Reino Unido
  • A liderança da ZeroAvia em pequenas aeronaves a hidrogênio
  • Pesquisa avançada na Rolls-Royce
  • Financiamento para projetos regionais de baixa emissão
    

A Europa, os Estados Unidos e o Japão são atualmente os principais impulsionadores da inovação do hidrogênio no setor aeroespacial global.

Os vários projetos de aeronaves e jatos particulares movidos a hidrogênio

Muitos profissionais do mundo aeronáutico estão estudando essa alternativa ao uso da parafina. Com a meta de uma aviação sustentável em vista, vários projetos estão gradualmente se concretizando.

Recentemente, por exemplo, a GE Aviation e a Safran uniram forças com a Airbus para testar um motor movido a hidrogênio.

E a Beyond Aerospace, uma empresa aeroespacial sediada em Toulouse e fundada em 2020, está planejando criar um jato particular movido a hidrogênio depois de levantar fundos recentemente.

AEROAFFAIRES apresenta outros projetos de hidrogênio no setor aeronáutico.

1. Airbus e seu programa de aeronaves ZEROe

Atualmente, a Airbus está trabalhando com vários fabricantes de motores para equipar suas aeronaves. Entre eles estão a Pratt & Whitney, a CFM International, a Safran e a General Electric. A Airbus está revelando gradualmente planos para aeronaves movidas a hidrogênio.

Em particular, com seus três conceitos diferentes chamados ZEROe, para emissões zero. Até 2035, o fabricante de aeronaves quer ter no ar aeronaves totalmente movidas a hidrogênio e neutras em termos de CO2.

A Airbus está atualmente em fase de testes em um A380. Até 2025, o fabricante da aeronave terá criado um sistema para alimentar um dos quatro motores da aeronave com hidrogênio.

No momento, o A380 no banco de testes está equipado com um quinto motor, que funciona com hidrogênio. 4 tanques, totalizando 400 kg de hidrogênio, estão posicionados próximos e na parte traseira da aeronave para fornecer hidrogênio líquido ao motor que está sendo testado.

De acordo com o fabricante da aeronave, o projeto “definirá as especificações do sistema de propulsão a hidrogênio, supervisionará os testes de voo e fornecerá ao A380 uma bancada de testes para testar o motor a hidrogênio na fase de cruzeiro”.

Os outros 4 motores localizados sob as asas continuarão a operar normalmente durante as fases de teste do motor a hidrogênio.

Crédito da foto: Airbus

2. Pratt & Whitney e seu motor a hidrogênio

A fabricante americana de motores vem analisando o hidrogênio há algum tempo. Na verdade, a Pratt & Whitney levantou pela primeira vez a possibilidade de criar aeronaves movidas a hidrogênio em 1957. A empresa americana foi uma das primeiras a explorar esse setor e testar as possibilidades oferecidas pelo hidrogênio.

Até o momento, a Pratt & Whitney revelou que está trabalhando em um novo motor a hidrogênio que, por fim, impulsionará aeronaves e jatos particulares. Além disso, a empresa aeroespacial já está trabalhando lado a lado com os fabricantes de aeronaves, principalmente a Airbus.

A Airbus fornece cerca de 35% dos motores para o modelo Airbus A320 Neo, bem como todos os motores para o modelo A220 do fabricante. A ideia da Pratt & Whitney é construir um motor capaz de usar hidrogênio líquido para substituir a parafina usada originalmente.

Para dar um passo adiante, ela também planeja recuperar o vapor de água produzido pelo hidrogênio durante o processo de combustão. O futuro da “Emissão Zero” está a caminho!

3. Parcerias para equipar aeroportos com hidrogênio

Gigantes da indústria aeronáutica já estão se unindo para oferecer instalações de hidrogênio em aeroportos. Esse é o caso da Air Liquide, da Airbus e da Vinci Airports, que estão unindo forças para fazer a transição para a aviação sustentável.

Elas anunciaram um plano de dez anos para ajudar os aeroportos e outras instalações a serem abastecidos com hidrogênio. O primeiro aeroporto piloto a se beneficiar é o Lyon-Saint Exupéry. Em 2023, ele receberá pontos de distribuição de gás hidrogênio.

Inicialmente, o hidrogênio será usado para alimentar equipamentos de solo, como veículos de pista e máquinas de manuseio.

Depois, até 2030, esses pontos de distribuição serão usados para abastecer as aeronaves com hidrogênio líquido.

AEROAFFAIRES: comprometida com a aviação sustentável

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