O Hidrogênio Universal usa tanques de pré-formados de carbono trançado seco como parte do plano para descarbonizar a aviação

Crédito da foto:Hidrogênio universal
Paul Eremenko, ex-diretor de tecnologia da Airbus SE (Leiden, Holanda) e United Technologies Corp. (Farmington, Connecticut, EUA), foi cofundador da Universal Hydrogen (Los Angeles, Califórnia, EUA) para fornecer a infraestrutura necessária para aviação movida a hidrogênio. As viagens aéreas são responsáveis ​​por cerca de 2,5% das emissões globais de gases de efeito estufa. A Airbus e o governo francês anunciaram planos para resolver isso desenvolvendo a primeira aeronave comercial descarbonizada a entrar em serviço até 2035. A Airbus anunciou três projetos preliminares de aeronaves, todos baseados em propulsão movida a hidrogênio.

“O principal desafio, em nossa opinião, é a infraestrutura”, diz Universal Hydrogen CTO, J.P. Clarke. “Em vez do tempo e custo para construir dutos e sistemas especializados de transporte de hidrogênio, queremos aproveitar a infraestrutura existente de transporte de carga em contêineres combinada com tecnologia nova e eficiente para fornecer uma solução de baixo investimento de capital. Nossos módulos de cápsula dupla permitem fácil enchimento, transporte e carregamento na aeronave e são muito mais leves do que as baterias. Essa abordagem também é escalonável. Conforme a demanda cresce, o mesmo acontece com a rede de abastecimento, simplesmente aumentando o número de módulos em circulação, mas com uma baixa barreira de entrada. ”

Conversão de aeronaves turboélice

A empresa planeja dar o pontapé inicial no mercado convertendo aeronaves regionais de turboélice ATR e Dash 8 em propulsão de célula de combustível de hidrogênio. O módulo de cápsula dupla desenvolvido para essas aeronaves usa cilindros de 850 bar feitos com uma pré-forma contínua trançada de carbono em múltiplas camadas, otimizada para peso, sobre uma membrana de baixa permeabilidade para armazenamento de gás hidrogênio em alta pressão; ou dois tanques de metal, isolados, mas não resfriados ativamente, para transportar hidrogênio líquido. Os módulos foram dimensionados para fornecer 400 milhas náuticas de alcance com gás de alta pressão e 550 milhas náuticas com hidrogênio líquido.

Até três módulos serão carregados na fuselagem traseira dos aviões através da porta de serviço, ligeiramente alargada como parte da modificação do certificado de tipo suplementar (STC). O hidrogênio será canalizado externamente à fuselagem para as nacelas, cada uma substituindo o motor turboélice por uma pilha de células de combustível de 2 megawatts alimentando um motor elétrico para a hélice e um motor menor para energia auxiliar. As células a combustível usam o hidrogênio como combustível e emitem apenas vapor de água, que é coletado e despejado em condições de vôo quando nenhum rastro de fumaça é produzido para o mínimo impacto ambiental. Um sistema de gerenciamento térmico, incluindo um radiador na nacela, resfriará a célula de combustível e o motor.

O retrofit foi projetado para manter o desempenho da aeronave com o intervalo acima indicado com base em gás ou combustível líquido, mas exige a perda de duas fileiras de assentos para acomodar os módulos de dois tanques. A cozinha traseira também se move para a frente, perdendo dois assentos adicionais, para uma redução de capacidade total de 40 passageiros. Apesar disso, a Universal Hydrogen estima que a economia operacional permaneça praticamente inalterada em termos de custo por assento-milha disponível.

Embora o hidrogênio seja atualmente mais caro do que o combustível de aviação, espera-se que seu custo diminua à medida que os aumentos de produção significativos anunciados e planejados entrem em operação. Eremenko também estima uma melhoria de pelo menos 25% nos custos de manutenção e revisão para um trem de força elétrico a célula de combustível em comparação com um motor de combustão.

Modelo de negócios, prazo e parceiros

A Universal Hydrogen planeja oferecer módulos de combustível de hidrogênio e um kit de retrofit para conversão de aeronaves Dash 8 e ATR, com o objetivo de entrar em serviço em 2024. Eremenko descreveu o subsídio à conversão para hidrogênio para transportadoras regionais, essencialmente oferecendo “uma conversão de baixo para nenhum custo” em troca de um contrato de combustível de hidrogênio de longo prazo.

Após essa etapa inicial, a empresa pretende lançar seus planos de conversão como um design de código aberto que possa ser customizado por desenvolvedores de aeronaves menores, desde a mobilidade aérea urbana até o mercado de aeronaves de transporte regional. A empresa planeja fazer parceria com OEMs de fuselagens regionais e maiores de transporte, de ATR e De Havilland Canada, a Boeing e Airbus, com o objetivo de reduzir o risco da decisão de optar pelo hidrogênio.

A Universal Hydrogen está avançando em direção a um projeto finalizado e espera ter uma demonstração do trem de força e dos módulos de combustível prontos em 2021. Os testes de voo experimental seguirão e, em seguida, a certificação. Paralelamente, a empresa irá amadurecer sua rede logística de hidrogênio e desenvolver um sistema de produção para os módulos de combustível. Até agora, foi autofinanciado por seus fundadores e parceiros no valor de cerca de US $ 5 milhões. Ela estima que cerca de US $ 300 milhões serão necessários para atingir as primeiras receitas.

Embora o Universal Hydrogen se concentre em alimentar aeronaves por meio de células de combustível de hidrogênio, os mesmos módulos de combustível também podem ser usados ​​para fornecer energia a aviões que queimam hidrogênio em motores a jato modificados. O objetivo da empresa de aeronaves de médio alcance e corredor único compreende a grande maioria dos voos em todo o mundo e oferece um enorme potencial de mercado, diz o ex-CEO da Airbus, Tom Enders, que está assessorando o startup.