Como a Airbus está projetando seus primeiros tanques inovadores de hidrogênio criogênico?

May 02, 2023

Dois Centros de Desenvolvimento de Emissões Zero (ZEDCs) estabelecidos pela Airbus realizam o projeto inovador do tanque.

O hidrogênio pode ser usado como um combustível de aviação alternativo para minimizar as emissões de carbono em aeronaves futuras. Com três vezes mais densidade de energia do que o combustível de aviação, as emissões de aeronaves movidas a hidrogênio são significativamente menos prejudiciais ao meio ambiente. O hidrogênio pode ser usado para alimentar aeronaves de várias maneiras.

Os motores de turbina a gás convencionais podem ser modificados para usar hidrogênio líquido para combustão. Alternativamente, a energia elétrica pode ser gerada usando células de combustível de hidrogênio, que devem ser uma fonte de energia mais robusta (e contínua) do que as baterias. Uma abordagem híbrida pode ser adotada onde as duas tecnologias de hidrogênio (combustão e células de combustível) são combinadas.

Independentemente do caso, é necessário um suprimento contínuo de hidrogênio a bordo da aeronave para obter um alcance substancial da aeronave. Com a vantajosa densidade de energia do hidrogênio, a densidade volumétrica do hidrogênio torna-se seu desafio mais significativo.

O hidrogênio é significativamente mais leve que o combustível de aviação e requer quatro vezes mais volume na aeronave do que o combustível de aviação. Portanto, o armazenamento a bordo de hidrogênio líquido é um desafio para os fabricantes de aeronaves.

Os tanques criogênicos são necessários para armazenar hidrogênio líquido a aproximadamente -420 graus F (-250 graus C). Temperaturas de congelamento profundo requerem materiais especializados, paredes mais espessas e isolamento suficiente entre pilhas de cilindros.

Nos últimos anos, a Airbus tem trabalhado na construção de uma aeronave de emissão zero e trazê-la ao mercado até 2035. Com seus parceiros europeus, a Airbus está desenvolvendo tanques de armazenamento de hidrogênio criogênico inovadores. A Airbus estabeleceu dois Centros de Desenvolvimento de Emissões Zero (ZEDCs) na França e na Alemanha para realizar o projeto inovador do tanque.

O centro na Alemanha, com sua estreita colaboração com as tecnologias Airbus Defence and Space, oferece experiência em combustível de hidrogênio. A equipe está testando vários projetos para gerenciar a gaseificação do hidrogênio nos cilindros especializados.

A estrutura e a metalurgia do tanque são projetadas na França. Em vez de repetir princípios teóricos, ambas as equipes ZEDC adotaram uma abordagem prática para o problema. Eles fabricam vários protótipos, testam-nos sob várias condições e melhoram os projetos.

De acordo com a Airbus, a equipe ZEDC da França produziu o primeiro tanque criogênico da Airbus em pouco mais de um ano. A Airbus pretende testar o(s) protótipo(s) de trabalho dos tanques criogênicos em sua aeronave de teste ZEROe. O Chefe de Fabricação da Aeronave ZEROe e Chefe do Arquiteto Industrial de Propulsão, Chris Redfern, afirma,

"É uma prova real do trabalho em equipe em nossas instalações ver este primeiro tanque sendo fabricado tão rapidamente. A metodologia ágil produziu um ótimo protótipo e ajudará a impulsionar melhorias em iterações futuras. Queremos otimizar o tanque para maior eficiência e reduzir sua pegada ambiental ainda mais: afinal, uma aeronave de emissão zero precisa estar o mais próximo possível de zero emissão durante todo o seu ciclo de vida."

Os engenheiros da Airbus estão projetando e testando cilindros de hidrogênio criogênico em software computacional em Toulouse. Os resultados da análise estrutural e de fluxo são compartilhados com as equipes ZEDC para revisar e fazer melhorias na fabricação. Antes de iniciar os testes de hidrogênio, a Airbus pretende testar o primeiro tanque projetado com nitrogênio.

O que você acha do primeiro tanque de hidrogênio criogênico da Airbus? Conte-nos na seção de comentários.

Escritor - Omar é um entusiasta da aviação com Ph.D. em Engenharia Aeroespacial. Com vários anos de experiência técnica e de pesquisa em seu currículo, Omar pretende se concentrar em práticas de aviação baseadas em pesquisa. Além do trabalho, Omar tem paixão por viajar, visitar locais de aviação e observar aviões. Com sede em Vancouver, Canadá