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ENABLing cryogEnic Hydrogen based CO2 free air transport (ENABLEH2)

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In arrivo gli aeromobili alimentati a idrogeno liquido… ma quando?

Il combustibile a base di idrogeno liquido per gli aeromobili è tornato ad acquisire il gradimento perduto, tanto che Airbus si augura di far decollare il suo primo velivolo commerciale alimentato in tal modo già nel 2035. Il progetto ENABLEH2 rientra in questo approccio e sviluppa inoltre tecnologie che sfrutteranno appieno il potenziale di questo nuovo carburante nel prossimo futuro.

Trasporti e Mobilità

Sulla carta, l’idrogeno liquido (LH2) è un’eccellente soluzione per ridurre l’impatto ambientale del settore aeronautico, che potrebbe consentire la sua completa decarbonizzazione. Potenzialmente, tale elemento in forma liquida è un formidabile dissipatore di calore e la sua combustione genererebbe una quantità di emissioni di NOx notevolmente inferiore rispetto a quelle prodotte dal carburante per aerei convenzionale. Sussistono tuttavia due problemi: la produzione di LH2 è costosa e il passaggio a tale combustibile richiede una grande evoluzione tecnologica, difficilmente sostenibile dalle forze del mercato senza una mano d’aiuto o il supporto delle autorità pubbliche. Il consorzio di ENABLEH2 (ENABLing cryogEnic Hydrogen based CO2 free air transport) ha usufruito di tale ausilio, più o meno 20 anni dopo l’ultimo tentativo della Commissione europea di potenziare la ricerca e lo sviluppo sull’idrogeno liquido nell’ambito del progetto Cryoplane. «A quel tempo, i costi associati all’introduzione dell’LH2 erano stati ritenuti proibitivi», ricorda Bobby Sethi, coordinatore di ENABLEH2. «Negli ultimi due anni, tuttavia, si è verificato un cambiamento drastico. Non solo il nostro progetto ha aiutato a rivitalizzare l’interesse, ma l’urgente esigenza di ridurre l’impatto esercitato dalle attività antropogeniche sull’ambiente ha suscitato entusiasmo per la ricerca sull’idrogeno liquido nel settore dell’aviazione civile. I costi sono ora considerati giustificati sulla base dei benefici a livello ambientale e occupazionale». Il recente annuncio di Airbus in merito a tre prototipi di aeromobili a zero emissioni, il cui nome in codice è ZEROe, rappresenta un risultato logico di questo cambiamento di mentalità. Questo produttore di aeromobili europeo spera di concretizzare i voli alimentati a LH2 entro il 2035. ENABLEH2 è ampiamente considerato come il progetto faro che può tradurre questo obiettivo in realtà.

Liberare il pieno potenziale dell’LH2

«ENABLEH2 si concentra sulla maturazione della tecnologia per la gestione del calore nei sistemi di carburante e di una tecnologia che fornisce un processo di combustione più attraente chiamato combustione a micro-miscela (micromix combustion)», spiega Sethi. Il primo obiettivo del progetto è liberare tutte le potenzialità dell’LH2 in veste di dissipatore di calore. A tal fine, il consorzio del progetto ha fatto progredire tecnologie per: raffreddamento integrato con compressore; concetti di raffreddamento intermedio e raffreddamento variabile; pompe di carburante; scambiatori di calore; turbine a ciclo di espansione; raffreddamento criogenico per propulsione turboelettrica distribuita e progettazione e integrazione del serbatoio per il combustibile a base di LH2. I membri del consorzio hanno sviluppato un insieme di modelli per valutare i velivoli alimentati a LH2 per quanto concerne efficienza energetica, emissioni di CO2 durante tutto il ciclo di vita e costi associati, nonché benefici e fattibilità economica rispetto alle previsioni relative a combustibile Jet A-1, biocarburanti e GNL. Il team del progetto fornisce anche linee guida sulla sicurezza per l’LH2 sotto forma di migliori pratiche e tabelle di marcia esaustive per la sua introduzione sul mercato. La combustione a micro-miscela, d’altro canto, consente una miscelazione dell’aria e del combustibile di qualità superiore, senza incorrere in rischi di autocombustione e ritorno di fiamma. Questo processo genera pertanto una bassissima quantità di emissioni di NOx ed è tuttora in fase di sviluppo grazie a una combinazione di modellizzazione numerica e di ricerca sperimentale.

Uno sguardo al futuro

Sebbene il progetto non sarà completato prima di agosto del 2021, il team sta già pensando al futuro. «Ci stiamo confrontando con i nostri partner per discutere le attività di ricerca necessarie al di là di questo progetto. Abbiamo presentato, o siamo in procinto di presentare, una serie di proposte per progetti di follow-up basati sulle lezioni apprese nell’ambito di ENABLEH2», afferma Sethi. Il primo aeromobile commerciale alimentato a LH2 potrebbe entrare in servizio nel periodo di tempo compreso tra il 2035 e il 2050. Ciononostante, Sethi sottolinea che il primo velivolo potrebbe non sfruttare subito tutti i potenziali vantaggi offerti dall’idrogeno liquido. Le progettazioni sinergiche completamente ottimizzate che integrano scambiatori di calore avanzati, congiuntamente alle tecnologie di propulsione turboelettrica distribuita in grado di liberare le potenzialità offerte dall’LH2 in qualità di dissipatore di calore e altre proprietà uniche, potrebbero non arrivare sino alla seconda metà del secolo. Tuttavia, il lavoro di ENABLEH2 ci avvicinerà sicuramente a tali risultati.

Parole chiave

ENABLEH2, LH2, aeromobile, idrogeno liquido, Airbus, ZEROe, NOx, 2035, combustione a micro-miscela, gestione del calore

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