THE AVIO AERO

PEOPLE’S MAGAZINE

GE Aerospace e altri produttori lavorano da anni per trovare il modo di contribuire alla decarbonizzazione dell’industria aeronautica. Si tratta, ovviamente, di una sfida complessa. Il carburante per aerei produce emissioni di carbonio, ma è una potente forma di energia che domina l’aviazione sin dagli albori, quando i fratelli Wright spiccarono il volo nel 1903.

Una strada promettente è rappresentata però dallo sviluppo di motori ibrido elettrici, che riescono a conciliare l’energia del carburante per aeromobili con emissioni ridotte, minore manutenzione e meno rumore. Si tratta di una tecnologia compatibile con il carburante sostenibile per l’aviazione e con le nuove tecnologie dei motori che mirano a ridurre le emissioni di carbonio. L’anno scorso, la NASA e GE hanno reso noto un piano per lo sviluppo di un propulsore ibrido elettrico integrato di classe megawatt (MW) per l’aviazione commerciale e all’inizio di quest’anno Boeing si è unita al progetto. Questa settimana, come ultimo esempio di propulsione ibrido-elettrica, Avio Aero ha annunciato che guiderà un progetto dimostrativo, in parte finanziato dalla Clean Aviation Joint Undertaking e dalla Commissione Europea, per far progredire la propulsione elettrica ibrida con celle a combustibile che utilizzano idrogeno.

“Le soluzioni a questo problema dovranno essere diversificate e non si potrà puntare su un’unica soluzione per l’intero mercato”, afferma Luca Bedon, responsabile delle tecnologie avanzate di Avio Aero. Nei prossimi quattro anni, gli sforzi di ricerca del consorzio composto da 21 membri porteranno alla sperimentazione di un impianto a terra che combina un motore elettrico azionato da celle a combustibile alimentate a idrogeno con la potenza di un tradizionale motore a turbina a gas.

Luca Bedon, head of advanced technologies at Avio Aero, here speaking at last TRA conference in Lisbon.

"Combinando energia elettrica ed energia termica si ottiene un sistema di propulsione estremamente efficiente in grado di ridurre le emissioni"

L’idrogeno, l’elemento più abbondante dell’universo, non produce emissioni di CO₂ durante la combustione. Ma le sfide poste dal suo utilizzo come carburante per l’aviazione sono molto complesse. Ad esempio, anche se conservato in forma liquida, l’idrogeno occuperebbe molto spazio. Mentre GE e i suoi partner stanno lavorando per trovare soluzioni a questo problema, “il volume gioca a sfavore”, dice Bedon, il che significa che è necessario ridurre il numero dei posti per passeggeri degli aeromobili.

L’idrogeno presenta però un grande vantaggio: è piuttosto alto a livello di energia specifica, il che significa che produce molta potenza in rapporto alla sua massa. Secondo il Dipartimento dell’Energia, l’idrogeno grezzo ha un’energia specifica tre volte superiore a quella della benzina. Questo potrebbe spiegare il successo riscosso dall’idrogeno nel settore degli autocarri, che necessitano di una potenza maggiore rispetto a quella di un’autovettura. Nel settore dell’aviazione, i sistemi di cella a combustibile alimentati a idrogeno sono promettenti per i velivoli regionali e per quelli più piccoli delle generazioni future.

“Il motivo per cui stiamo investendo in questa tecnologia è che i sistemi di cella a combustibile hanno il potenziale per immagazzinare molta più energia rispetto a una batteria convenzionale”, spiega Bedon. 

A simplified infographic of project Amber, art by Cierra Mercer - GE Aerospace.

Per il momento, Avio Aero e i suoi partner hanno l’obiettivo di sviluppare un dimostratore che riduca le emissioni utilizzando un sistema ibrido-elettrico parallelo che inizi a ridurre la quantità di carburante per jet necessaria per completare le rotte a corto raggio. “Combinando energia elettrica ed energia termica si ottiene un sistema di propulsione estremamente efficiente in grado di ridurre le emissioni, consentendo così un percorso più rapido verso emissioni nette zero”, afferma Bedon. 

Come sottolinea lui stesso, il team deve considerare le emissioni generate nella produzione di idrogeno. Le celle a combustibile alimentate a idrogeno hanno un’altissima efficienza. Ma l’idrogeno può essere prodotto in diversi modi, ciascuno dei quali genera un diverso numero di emissioni di carbonio, ad esempio utilizzando il gas naturale o l’elettricità prodotta da qualsiasi fonte, dal carbone all’energia nucleare, all’energia eolica e solare.

The Avio Aero and Clean Aviation teams posing with a model of the Catalyst engine during the last ILA Berlin 2022.

Il progetto, che prende il nome di AMBER, coinvolgerà la società tedesca H2FLY, che sta sviluppando le celle a combustibile per l’impresa. Avio Aero modificherà il suo motore turboelica Catalyst per il progetto, per integrarlo con il sistema ibrido.

I tasselli del puzzle che porteranno al successo finale di questa tecnologia stanno per essere uniti. L’obiettivo è produrre idrogeno da fonti pulite e utilizzare celle a combustibile alimentate a idrogeno ad alta densità energetica per azionare un motore elettrico. Se progetti di questo tipo porteranno i risultati sperati, potrà essere l’inizio di un durevole addio ai voli alimentati a petrolio.

_{The original version of this story is by GE Reports.}