Dal 2035, il primo aereo commerciale al mondo a zero emissioni potrebbe prendere il volo. Per portare questa visione alla realtà, Airbus sta esplorando un concetto rivoluzionario di velivoli – noto come ZEROe – alimentati ad idrogeno, una tecnologia rivoluzionaria a emissioni zero con il potenziale di ridurre le emissioni degli aerei fino al 50%.

Airbus ha rivelato tre concept per il primo aeromobile commerciale al mondo ad emissioni zero che potrebbe entrare in servizio entro il 2035. Ognuno di questi concept rappresenta un approccio diverso per raggiungere il volo a emissioni zero, esplorando vari percorsi tecnologici e configurazioni aerodinamiche per sostenere l’obiettivo dell’Azienda di essere all’avanguardia nella decarbonizzazione dell’intera industria aeronautica.

Tutti questi concept si basano sull’idrogeno come fonte di energia primaria – un’opzione che Airbus ritiene estremamente promettente come carburante pulito per l’aviazione, e che probabilmente sarà una soluzione per il settore aerospaziale, e per molti altri, per raggiungere gli obiettivi di neutralità climatica.

Questo è un momento storico per l’aviazione commerciale nel suo complesso e vogliamo avere un ruolo di primo piano nella più importante transizione che questo settore abbia mai visto. I concept che sveliamo oggi offrono al mondo un’idea del nostro obiettivo di guidare una visione coraggiosa per il futuro del volo a emissioni zero“, ha dichiarato Guillaume Faury, CEO di Airbus. “Credo fermamente che l’uso dell’idrogeno – sia per i carburanti sintetici che come fonte primaria di energia per gli aeromobili commerciali – abbia il potenziale per ridurre significativamente l’impatto climatico dell’aviazione“.

A prima vista, i tre “concept” di Airbus recentemente svelati offrono poco più che un senso di déja vu. Uno sembra molto simile ad un aereo commerciale classico, se non con le ali più lunghe e più flessibili. Un altro assomiglia a un aereo di linea a turboelica con la i suoi motori ad eliche a otto pale. E il terzo è una “ala volante”, un design rivoluzionario che ha visto una certa trazione tra gli ingegneri nel corso dell’ultimo anno.

Ma a un esame più attento, il trio presenta una differenza rivoluzionaria rispetto ai predecessori: la propulsione a idrogeno.

Non più di cinque anni fa, la propulsione ad idrogeno non era nemmeno sul nostro radar come percorso tecnologico praticabile per la riduzione delle emissioni” , spiega Glenn Llewellyn, Vicepresidente di Airbus, Zero-Emission Aircraft . “Ma i dati convincenti di altre industrie di trasporto hanno cambiato rapidamente tutto questo. Oggi siamo entusiasti dell’incredibile potenziale che l’idrogeno offre all’aviazione in termini di riduzione delle emissioni.

Questo è davvero l’obiettivo. Airbus ha recentemente annunciato la sua ambizione di sviluppare il primo aereo commerciale a emissioni zero al mondo entro il 2035. Ciò significa che la tecnologia a emissioni zero più dirompente per ridurre l’impatto climatico dell’industria aeronautica dovrà essere rigorosamente testata e valutata. E l’idrogeno si distingue sicuramente nel progetto: secondo calcoli interni, Airbus stima che l’idrogeno abbia il potenziale per ridurre le emissioni di CO del trasporto aereo fino al 50%.

“Questi concept ci aiuteranno a esplorare e a perfezionare il design e il layout del primo aeromobile commerciale al mondo a emissioni zero, con impatto neutro dal punto di vista ambientale, che puntiamo a mettere in servizio entro il 2035”, ha dichiarato Guillaume Faury. “Il passaggio all’idrogeno, come fonte primaria di energia per questi concept di aeromobili, richiederà un’azione decisiva da parte dell’intero ecosistema aeronautico. Con il supporto dei partner governativi e industriali, possiamo raccogliere questa sfida per aumentare l’utilizzo di energie rinnovabili e dell’idrogeno per il futuro sostenibile dell’industria aeronautica”.

Per affrontare queste sfide, gli aeroporti avranno bisogno di importanti infrastrutture per il trasporto e il rifornimento di idrogeno per soddisfare le esigenze delle operazioni quotidiane. Il supporto dei governi sarà fondamentale per raggiungere questi ambiziosi obiettivi tramite l’aumento dei finanziamenti per la ricerca e la tecnologia, la digitalizzazione e procedure che incoraggino l’uso di carburanti sostenibili e il rinnovo delle flotte aeree per consentire ai vettori di dismettere in anticipo gli aeromobili più vecchi e meno ecologici.

L’idrogeno ha una densità di energia volumetrica diversa dal carburante per aerei, quindi dobbiamo studiare altre opzioni di stoccaggio e architetture di aeromobili rispetto a quelle esistenti” , spiega Jean-Brice Dumont, Vicepresidente esecutivo di Airbus, Engineering. “Ciò significa che l’aspetto visivo del nostro futuro velivolo a emissioni zero cambierà. Queste tre configurazioni ci forniscono alcune opzioni interessanti per ulteriori esplorazioni.

Negli aerei, ci sono due grandi tipi di propulsione a idrogeno: combustione a idrogeno e celle a combustibile a idrogeno. I tre “concept” di Airbus a emissioni zero, noti come ZEROe, sono tutti aeromobili ibridi a idrogeno. Ciò significa che sono alimentati da motori a turbina a gas modificati che bruciano idrogeno liquido come combustibile. Allo stesso tempo, usano anche celle a combustibile a idrogeno per creare energia elettrica che integra la turbina a gas, ottenendo un sistema di propulsione ibrido-elettrico altamente efficiente. Tuttavia, ciascuna opzione ha un approccio leggermente diverso per l’integrazione del sistema di stoccaggio e distribuzione dell’idrogeno liquido. Gli ingegneri di Airbus hanno concettualizzato soluzioni di integrazione che tengono attentamente conto delle sfide e delle possibilità di ogni tipo di aeromobile.

I tre concept per il primo aereo commerciale a emissioni zero al mondo

Il concetto “blended-wing body” (fino a 200 passeggeri) naturalmente è il più interessante dei tre per la sua conformazione. Questo rivoluzionario design che ricorda un’ala volante potrebbe generare un risparmio di carburante fino al 20% e migliorare significativamente l’esperienza dei passeggeri grazie alla sua disposizione della cabina eccezionalmente spaziosa. La prossima generazione di velivoli a corridoio singolo ha molto da imparare da MAVERIC, l’ultimo dimostratore di aerei di Airbus.

Questo è il concetto alla base di MAVERIC, un dimostratore di aeromobili presentato al Singapore Air Show 2020. Il design innovativo è un completo allontanamento dall’architettura tradizionale dei velivoli grazie a un’ampia disposizione della cabina che rompe completamente gli schemi degli aeromobili convenzionali a corridoio singolo. In effetti, il design è così radicale che alcuni ingegneri all’inizio non credevano nel suo potenziale.

Per Airbus, il potenziale del dimostratore nel fornire reali vantaggi in termini di prestazioni ambientali è di notevole interesse: circa il 20% in meno di consumo di carburante rispetto agli attuali modelli a corridoio singolo con lo stesso motore. La configurazione spaziosa apre anche lo spazio di progettazione, consentendo la possibile integrazione di vari altri tipi di sistemi di propulsione. Inoltre, la rumorosità dovrebbe essere notevolmente ridotta grazie a un motore “schermato” che è montato sopra il corpo centrale.

Se commercializzato, un aereo ispirato al MAVERIC potrebbe migliorare significativamente l’esperienza dei passeggeri. Un design misto dell’ala e della cabina offre una disposizione di quest’ultima eccezionalmente confortevole, consentendo ai passeggeri di beneficiare di spazio aggiuntivo per le gambe e di corridoi più ampi per un maggiore comfort personale.

Il primo aereo commerciale al mondo a emissioni zero entro il 2035

Se lo sviluppo della tecnologia dell’idrogeno progredirà al ritmo previsto, si prevede che il tanto atteso aereo commerciale a emissioni zero di Airbus uscirà dalla catena di montaggio per l’entrata in servizio entro il 2035.

Per raggiungere questo ambizioso obiettivo del 2035, Airbus dovrà lanciare il programma aeronautico ZEROe entro il 2025. Questo lasso di tempo offre agli ingegneri di Airbus circa cinque anni per maturare tutte le tecnologie richieste per lo sfruttamento dell’idrogeno. Si stima che nei prossimi mesi verranno lanciati formalmente diversi programmi dimostrativi, che testeranno rispettivamente le celle a combustibile a idrogeno e le tecnologie di combustione dell’idrogeno. Si stima che un prototipo di aereo su vasta scala arriverà entro la fine degli anni ’20.

La tecnologia dell’idrogeno

L’idrogeno è l’elemento più abbondante sulla terra. Essendo uno dei due elementi che formano l’acqua, si trova in grandi quantità negli oceani, nei fiumi, nei laghi e nell’atmosfera.

L’idrogeno è incredibilmente versatile e ha una varietà di applicazioni, anche come materia prima e fertilizzante. Negli ultimi anni l’idrogeno è stato utilizzato dal settore dei trasporti per alimentare automobili, autobus, treni, biciclette e motocicli in varie forme. In effetti, la NASA ha iniziato a utilizzare l’idrogeno liquido come carburante per missili negli anni ’50 ed è stata una delle prime a utilizzare celle a combustibile a idrogeno per alimentare i sistemi elettrici dei veicoli spaziali.

Nel settore dell’aviazione, gli ingegneri hanno identificato tre tecnologie dell’idrogeno che potrebbero svolgere un ruolo nel rifornire i futuri aeromobili:

  • Combustione dell’idrogeno nei motori a turbina a gas modificati: questa tecnologia funziona allo stesso modo della combustione interna convenzionale, che genera forza motrice (spinta) bruciando gas, olio di cherosene o altri combustibili. In questo caso, l’idrogeno (liquido o gassoso) sostituisce semplicemente la sua controparte a combustibili fossili.
  • Celle a combustibile a idrogeno: questa tecnologia ricorre ad un dispositivo che converte l’energia immagazzinata nelle molecole in energia elettrica. Durante l’ossidazione, gli atomi di idrogeno reagiscono con gli atomi di ossigeno per formare l’acqua, un processo durante il quale gli elettroni vengono rilasciati e fluiscono attraverso un circuito esterno come una corrente elettrica per alimentare potenzialmente un sistema di propulsione elettrico o ibrido-elettrico.
  • Combustibili sintetici: questo carburante ad emissioni zero di carbonio viene creato quando l’idrogeno prodotto tramite elettricità rinnovabile viene combinato con anidride carbonica. Questo carburante può già essere aggiunto ai combustibili fossili e utilizzato nei motori a reazione convenzionali.

L’idrogeno è una tecnologia ad “emissioni zero”?

L’idrogeno è una sostanza infiammabile e gassosa che non emette CO2 se generata da energia rinnovabile tramite elettrolisi. In questo caso, l’acqua e il calore sono gli unici sottoprodotti, un processo attraverso il quale non si producono emissioni diverse dal vapore acqueo.

L’idrogeno è anche un vettore energetico in grado di stabilizzare le reti elettriche fornite da fonti rinnovabili o prive di emissioni di carbonio, come turbine eoliche e pannelli solari. Poiché l’idrogeno attinge a fonti di energia rinnovabile, è considerato “più pulito” e più sostenibile rispetto ad altri sistemi.

È per questo motivo fondamentale che gli ingegneri aeronautici, compresi quelli di Airbus, stanno esaminando più da vicino l’idrogeno come potenziale percorso tecnologico per gli aerei a emissioni zero. Nei prossimi anni, si prevede che la ricerca sull’idrogeno aumenterà in modo esponenziale man mano che l’ecosistema dell’industria aeronautica valuterà la fattibilità tecnica ed economica dell’idrogeno.

Photo credits: Airbus Industries

Print Friendly, PDF & Email
 

Rispondi