I cieli cominciano a schiarirsi per l’idrogeno

L'aereo a elica Dornier 228 da 19 posti, decollato nel freddo cielo azzurro di gennaio, a prima vista sembrava normale. A far girare l'elica sinistra, tuttavia, c'era un motore elettrico da 2 megawatt alimentato da due celle a combustibile a idrogeno (il lato destro funzionava con un motore a cherosene standard), rendendolo il più grande aereo mai volato a idrogeno fino ad oggi. Val Miftakhov, fondatore e CEO di ZeroAvia, la startup californiana dietro il volo di prova di 10 minuti nel Gloucestershire, in Inghilterra, l'ha definita una "giornata storica per l'aviazione sostenibile".

La Universal Hydrogen, con sede a Los Angeles, prevede di testare un aereo da 50 posti alimentato a idrogeno entro la fine di febbraio. Entrambe le società promettono voli commerciali con aerei turboelica retrofittati entro il 2025. Il gigante dell'aviazione francese Airbus sta diventando più grande con un volo dimostrativo previsto per il 2026 del suo iconico aereo passeggeri A380, che volerà utilizzando celle a combustibile a idrogeno e bruciando l'idrogeno direttamente in un motore. E Rolls Royce sta facendo progressi sui motori aeronautici che bruciano idrogeno puro.

L’industria aeronautica, responsabile di circa il 2,5% delle emissioni globali di carbonio, si è impegnata ad azzerare le emissioni nette entro il 2050. Per arrivarci saranno necessari diversi percorsi, tra cui carburanti sostenibili, motori ibridi elettrici e aerei elettrici a batteria.

L’idrogeno è un’altra potenziale via. Utilizzato per produrre elettricità nelle celle a combustibile o bruciato in un motore, si combina con l'ossigeno per emettere vapore acqueo. Se l’idrogeno verde dovesse diffondersi su camion e navi, potrebbe diventare un carburante a basso costo senza i problemi ambientali delle batterie.

Volare con l'idrogeno comporta sfide per lo stoccaggio e la certificazione degli aerei, ma le compagnie aeree stanno ora gettando le basi per il volo a idrogeno entro il 2035. "L'idrogeno è diretto verso il cielo e noi lo porteremo lì", afferma Amanda Simpson, vice presidente per la ricerca e la tecnologia di Airbus Americas.

L’idrogeno, l’elemento più abbondante, è anche il più leggero – fondamentale per un’industria che combatte la gravità – e contiene tre volte l’energia del carburante per aerei in peso. Il problema con l’idrogeno è il suo volume. Per il trasporto deve essere immagazzinato in serbatoi pesanti sotto forma di gas compresso ad alta pressione o di liquido criogenico.

ZeroAvia utilizza gas idrogeno compresso, poiché già omologato per il trasporto su strada. Il suo aereo di prova aveva due celle a combustibile e serbatoi di idrogeno all'interno della cabina, ma il team sta ora pensando in modo creativo a un sistema compatto con modifiche minime alla progettazione dell'aereo per accelerare la certificazione negli Stati Uniti e in Europa. Il peso aggiuntivo delle celle a combustibile potrebbe ridurre l'autonomia di volo, ma "questo non è un problema, perché gli aerei sono progettati per volare molto più lontano di quanto vengono utilizzati", afferma il vicepresidente della strategia James McMicking.

La società ha il sostegno di investitori che includono Bill Gates e Jeff Bezos; partnership con British Airways e United Airlines; e 1.500 preordini per il suo sistema di propulsione a idrogeno-elettrico, metà dei quali riguardano piccoli posti da 9 a 19 posti con un'autonomia di 400 chilometri.

Entro il 2027, ZeroAvia prevede di convertire aerei turboelica più grandi da 70 posti con il doppio della portata, ampiamente utilizzati in Europa. L’azienda sta sviluppando motori elettrici da 5 MW per questi, e prevede di passare all’idrogeno liquido più denso di energia per risparmiare spazio e peso. Il carburante è nuovo per l’industria aeronautica e potrebbe richiedere un processo di approvazione normativa più lungo, afferma McMicking.

Successivamente arriverà un gruppo propulsore da 10 MW per aerei da 100 a 150 posti, “i cavalli di battaglia del settore”, afferma. Quegli aerei – si pensi al Boeing 737 – sono responsabili del 60% delle emissioni del trasporto aereo. Per intaccare quelli dotati di idrogeno saranno necessarie celle a combustibile molto più efficienti. ZeroAvia sta lavorando su celle a combustibile proprietarie ad alta temperatura per questo, afferma McMicking, con la capacità di riutilizzare le grandi quantità di calore di scarto generato. "Abbiamo progetti e una road map tecnologica che ci porta nel territorio dei motori a reazione per ottenere energia", afferma.

Idrogeno universale

Universal Hydrogen, che annovera Airbus, GE Aviation e American Airlines tra i suoi investitori strategici, sta scommettendo sull’idrogeno liquido. La startup, "una società di fornitura e logistica di idrogeno al centro della nostra attività", vuole garantire una rete di consegna senza soluzione di continuità per l'aviazione a idrogeno man mano che prende velocità, afferma il fondatore e CEO Paul Eremenko. L’azienda acquista idrogeno verde, lo trasforma in liquido e lo inserisce in serbatoi di alluminio isolati a tecnologia relativamente bassa che consegnerà tramite strada, ferrovia o nave. "Vogliamo che siano certificati dalla Federal Aviation Administration per il 2025, il che significa che non possono essere un progetto scientifico", afferma.