Airbus, in collaborazione con CFM International (una società congiunta di GE e Safran Aircraft Engines), sta sviluppando un banco di prova volante A380 chiamato ZEROe Demonstrator per esaminare come la combustione dell'idrogeno può essere utilizzata per alimentare i motori a reazione turbofan.
Da un punto di vista ambientale, l'idrogeno è un'alternativa interessante al carburante convenzionale per l'aviazione a reazione, per un settore aerospaziale che si è impegnato a diventare privo di carbonio entro il 2050. Nella sua forma gassosa è quasi facile da maneggiare come il gas naturale, brucia facilmente, è relativamente pulito e lascia solo acqua e il 90% in meno di emissioni di ossidi di azoto rispetto al cherosene.
A uno sguardo superficiale, sembra un sostituto ideale, ma uno sguardo più attento mostra che c'è ancora molta strada da fare prima di vedere i jetliner che bruciano idrogeno in azione. Ad esempio, sarebbe facile dire che elimina i combustibili fossili, ma la maggior parte dell'idrogeno prodotto su scala industriale proviene dal petrolio attraverso il processo vapore-metano. Quindi l'uso dell'idrogeno come combustibile verde significherebbe un enorme spostamento della produzione verso alternative come la biomassa o l'elettrolisi dell'acqua utilizzando fonti energetiche non fossili, e tutti i problemi infrastrutturali che un tale cambiamento comporterebbe.
Se ciò non bastasse, l'idrogeno ha altri problemi. Sebbene abbia 2,5 volte l'energia specifica del cherosene, ha una densità di energia molto più bassa e occupa quattro volte il volume. Ciò significa che uno scambio uno a uno di idrogeno con combustibili convenzionali significherebbe che un aereo potrebbe volare solo a un quarto della distanza.
Per compensare questo, l'idrogeno dovrebbe essere trasformato in uno stato criogenico, in cui viene convertito in un liquido a -250° C che richiederebbe di essere trasportato in serbatoi appositamente isolati che sarebbero quattro volte più grandi dei serbatoi attuali. Ciò richiederebbe velivoli che avrebbero un aspetto bulboso o sarebbero progettati con un corpo misto in cui l'ala e la fusoliera si fondono in una sola cosa.
Questo crea problemi perché questi aerei a idrogeno avrebbero un rapporto superficie-volume più grande, il che significa più resistenza aerodinamica e ridotta efficienza del carburante. Tuttavia, l'idrogeno sarebbe più leggero del carburante convenzionale, il che introdurrebbe un compromesso.
L'alternativa potrebbe essere semplicemente vivere con un raggio più breve, ma questo è un problema perché produrre e gestire idrogeno criogenico è estremamente pericoloso e costoso, quindi sarebbe preferibile aver bisogno del minor numero possibile di punti di rifornimento lungo una determinata rotta.
D'altra parte, sarebbe possibile progettare un aereo alimentato a idrogeno che mantenga la maggior parte dei sistemi di controllo convenzionali e delle configurazioni di base del motore a reazione, quindi la certificazione non porrebbe il problema principale che una classe di aerei completamente nuova comporterebbe.
Inoltre, l'utilizzo dell'idrogeno nei motori a reazione non è un'idea nuova. Il primo motore a reazione tedesco prodotto nel 1937 utilizzava l'idrogeno per i test a terra e un bombardiere Martin B-57B Canberra volò per 20 minuti con idrogeno nel 1957. Da allora, ci sono stati una serie di studi sull'uso dell'idrogeno come forma alternativa di carburante per jet. Un certo numero di case automobilistiche stanno anche esplorando il potenziale dei motori a combustione a idrogeno per alimentare i loro veicoli.
Ora, Airbus e CFM International stanno lavorando a un motore a getto di idrogeno che dovrebbe volare nei prossimi anni e potrebbe portare all'introduzione di un aereo a emissioni zero entro il 2035. In base al nuovo accordo, Airbus fornirà un aeromobile A380 per la conversione nel banco di prova volante ZEROe Demonstrator con serbatoi di idrogeno installati nella fusoliera e determinerà i requisiti di sistema per il motore di prova, che sarà un turbofan GE Passport con un combustore modificato da CFM per bruciare idrogeno.
Il nuovo motore non alimenterà l'A380, che utilizzerà motori convenzionali. Invece, il motore a idrogeno sarà montato sulla fusoliera verso poppa. Ciò consentirà agli ingegneri di monitorare le emissioni del motore a idrogeno in modalità crociera senza interferenze dai motori montati sotto le ali.
"Questo è il passo più significativo intrapreso in Airbus per inaugurare una nuova era di volo alimentato a idrogeno dalla presentazione dei nostri concetti ZEROe nel settembre 2020", ha dichiarato Sabine Klauke, Airbus Chief Technical Officer. "Sfruttando l'esperienza dei produttori di motori americani ed europei per fare progressi sulla tecnologia di combustione dell'idrogeno, questa partnership internazionale invia un chiaro messaggio che la nostra industria è impegnata a rendere il volo a emissioni zero una realtà".