El hidrógeno representa una oportunidad única para lograr la transición a la energía limpia para un futuro energético seguro. Este combustible, que se puede producir sin emisiones utilizando energías renovables (hidrógeno verde), será una parte vital del camino de la Unión Europea hacia la neutralidad climática. Pero la transición a los vuelos propulsados por este hidrógeno descarbonizado se basa en el empleo de turbinas de gas modificadas con "tecnologías de llama" nuevas e innovadoras para la propulsión. El proyecto Clean Sky 2 LEAFINNOX tiene la respuesta: una tecnología basada en la oxidación sin llama llamada Lean Azimuthal Flame, o LEAF.
Las temperaturas potencialmente altas de la combustión del hidrógeno provocan emisiones de NOx. Este producto es un contaminante que puede aumentar el calentamiento global además de provocar efectos negativos en la calidad del aire. Las características fisicoquímicas del hidrógeno también dan lugar a un comportamiento de la llama fundamentalmente diferente al que presenta el queroseno, el combustible del que depende el transporte aéreo actual.
Todo esto significa que la cámara de combustión de la turbina de gas debe ser rediseñada para operar con hidrógeno. El proyecto basado en la oxidación sin llama llamado LEAF, se puede implementar en aeronaves alimentadas 100 % con hidrógeno. "Nuestro concepto LEAF se basa en poner el aire y el combustible en contacto muy íntimo con productos calientes, y lo logramos mediante una idea de combustión secuencial especialmente diseñada", explica el profesor de la Universidad de Cambridge, Epaminondas Mastorakos.
La tecnología LEAF es flexible en combustibles y también se puede aplicar para trabajar con combustibles de aviación sostenibles (SAF), como el LEAFINNOX, demostrando con éxito una reducción de NOx y hollín cuando se opera con ellos. Los resultados obtenidos tanto en Cambridge como en la Escuela Politécnica Federal de Zúrich (ETH) con hidrógeno al 100 %, han demostrado el alto grado de versatilidad de esta tecnología, que puede optimizarse para operar con combustibles de aviación sostenibles en fase líquida o con combustibles gaseosos altamente reactivos como como hidrógeno, explica el Dr. Pedro de Oliveira, uno de los investigadores del proyecto.
El concepto LEAF también ha sido ampliamente investigado por el grupo ETH (Luigi Miniero, Dr. Khushboo Pandey y el profesor Nicolas Noiray): "Hemos demostrado que la cámara de combustión LEAF es capaz de cambiar de queroseno a hidrógeno puro durante la operación. Tal capacidad probablemente desempeñará un papel clave en las futuras tecnologías de aviación limpia", asegura el profesor Noiray.
Las pruebas preliminares realizadas en paralelo en la Universidad de Cambridge y en el ETH Zurich muestran emisiones de NOx muy reducidas en el LEAF utilizando el 100 % de hidrógeno, con valores que están en línea con las tendencias de la regulación CAEP y límites de emisión de NOx más estrictos para futuros motores aeronáuticos. Los próximos experimentos se centrarán en validar el excelente rendimiento de NOx medido en condiciones atmosféricas de laboratorio, a una presión más alta, más cerca de las condiciones operativas reales de los motores aeronáuticos.
