Un grupo de empresas de tecnología aeroespacial ha anunciado la formación de un consorcio de colaboración para desarrollar tecnología de turboventiladores híbridos y mejorados con agua para futuros sistemas de propulsión de aviones, con el apoyo de la Empresa Común de Aviación Limpia de la Unión Europea (Clean Aviation). MTU Aero Engines AG (MTU), Pratt & Whitney, Collins Aerospace (Collins), GKN Aerospace y Airbus, entre otros, pretenden demostrar el potencial de estas tecnologías para mejorar la eficiencia del combustible y reducir las emisiones de CO2 de los aviones hasta en un 25% en comparación con los actuales sistemas de propulsión de última generación para aviones de corto y medio alcance. El consorcio está coordinado por MTU.
El proyecto Sustainable Water-Injecting Turbofan Comprising Hybrid-Electrics (SWITCH) se centra en el desarrollo de un nuevo concepto de propulsión construido a partir de dos tecnologías revolucionarias y sinérgicas: El turboventilador con inyección de agua (WET) y la propulsión híbrida-eléctrica. Mediante la combinación de estas tecnologías con la arquitectura de motor GTFTM de Pratt & Whitney, el concepto SWITCH pretende mejorar significativamente la eficiencia y reducir sustancialmente las emisiones en toda la envolvente operativa de un avión. Las tecnologías desarrolladas como parte de SWITCH serán totalmente compatibles con combustibles alternativos más limpios -como el combustible de aviación sostenible (SAF)- y se evaluarán para su futuro uso con hidrógeno.
«Este consorcio SWITCH de gran impacto ofrece una oportunidad única para demostrar las ventajas de las tecnologías de propulsión WET e híbrida-eléctrica, no sólo de forma independiente, sino como partes de un sistema», dijo el Dr. Stefan Weber, vicepresidente senior de Ingeniería y Tecnología de MTU. «El WET ofrece un potencial considerable para aumentar la eficiencia y reducir todas las emisiones de forma significativa para los futuros sistemas de propulsión de aeronaves, ya sea con queroseno convencional, SAF o incluso hidrógeno. Dado que el concepto está basado en una turbina de gas, el concepto WET aprovecha plenamente la experiencia de MTU».
La cadena cinemática híbrida-eléctrica del GTF permitirá una eficiencia aún mayor en todas las fases del vuelo al aprovechar generadores de motor eléctrico de clase megavatios altamente eficientes, la electrónica de potencia y las baterías para optimizar el rendimiento de la turbina de gas de combustión. El concepto WET recupera el vapor de agua de los gases de escape del motor y lo reinyecta en la cámara de combustión para mejorar significativamente la eficiencia del combustible, reducir las emisiones de NOx y disminuir las emisiones que forman estelas. Estas revolucionarias tecnologías están diseñadas para trabajar conjuntamente y ofrecer una reducción de las emisiones y del consumo de energía en todo el sistema operativo, manteniendo al mismo tiempo una fiabilidad y operatividad de primer orden.
«Este proyecto nos permitirá avanzar en varias tecnologías clave de nuestra hoja de ruta para ampliar aún más la eficiencia de la arquitectura del motor GTF», dijo Geoff Hunt, vicepresidente senior de Ingeniería y Tecnología de Pratt & Whitney. «Ante el reto de reducir el impacto medioambiental de la aviación, la colaboración entre industrias y las asociaciones público-privadas como Clean Aviation desempeñarán un papel vital en la consecución de los avances tecnológicos necesarios para que la aviación de emisiones netas cero sea una realidad.»
Airbus aportará su experiencia clave en relación con la futura integración de las tecnologías SWITCH a nivel de aeronave y apoyará la evaluación de los beneficios de rendimiento, incluyendo el diseño de la aeronave y la integración de los sistemas de gestión de baterías y energía. «Las nuevas tecnologías de propulsión desempeñarán un papel importante en la consecución de los objetivos de la aviación de cero emisiones, junto con los nuevos diseños de aeronaves y las fuentes de energía sostenibles», dijo Sabine Klauke, directora de tecnología de Airbus. «Acogemos con satisfacción esta oportunidad de colaborar y avanzar en la investigación de la próxima generación de conceptos avanzados de trenes de potencia».
Collins proporcionará generadores de motor eléctrico de megavatios y electrónica de potencia, distribución y protección de corriente continua de alto voltaje, componentes de gestión térmica y arquitecturas de góndola para el proyecto. «La tecnología de propulsión híbrida-eléctrica es un elemento clave para aumentar la eficiencia en múltiples aplicaciones aeronáuticas, desde la movilidad aérea avanzada hasta los aviones comerciales», dijo Mauro Atalla, vicepresidente senior de Ingeniería y Tecnología de Collins Aerospace. «Trabajando con Clean Aviation y el consorcio SWITCH, aceleraremos el desarrollo de estas tecnologías críticas desde nuestras instalaciones de vanguardia en Francia, Alemania, Irlanda, Italia y el Reino Unido».
GKN Aerospace desarrollará varias estructuras de motor con funcionalidades totalmente nuevas, como máquinas eléctricas integradas e intercambiadores de calor. «Estamos encantados de colaborar en el proyecto SWITCH y de ayudar a abordar muchas oportunidades y retos interesantes en torno a la gestión de la energía térmica y eléctrica dentro de un sistema de propulsión muy avanzado», dijo Henrik Runnemalm, vicepresidente del Centro Tecnológico Global de Suecia en GKN Aerospace. «Aprovecharemos nuestro exclusivo banco de pruebas en caliente en Trollhättan, Suecia, así como nuestro cableado eléctrico de alta tensión desarrollado por nuestro negocio GKN Fokker en los Países Bajos».
La financiación actual para la fase 1 de SWITCH se extiende hasta 2025 e incluirá las pruebas de un motor GTF híbrido-eléctrico, la tecnología WET y las pruebas de laboratorio de subsistemas, así como la actividad de diseño en torno a un sistema de propulsión integrado de ciclo híbrido-eléctrico y WET. Si se prueban con éxito estas tecnologías clave y los diseños de los componentes, se espera que sigan otras fases de pruebas en tierra y de vuelo.
Clean Aviation es una asociación público-privada cofinanciada por la Unión Europea entre la Comisión Europea, la industria aeroespacial y los institutos de investigación, dedicada a avanzar en tecnologías aeronáuticas transformadoras que ayuden a hacer posible una aviación con cero emisiones netas para 2050. El proyecto contará con el apoyo de Investigación e Innovación del Reino Unido, y aprovechará la colaboración entre múltiples empresas aeroespaciales, universidades y organizaciones de investigación de 11 países de Europa y Estados Unidos.
Lista de organizaciones y lugares participantes:
- MTU Aero Engines (Alemania, Polonia)
- Pratt & Whitney (Estados Unidos, Polonia)
- Airbus (Francia, Alemania, España, Reino Unido)
- Collins Aerospace (Francia, Alemania, Irlanda,Italia, Reino Unido, Estados Unidos)
- GKN Aerospace (Suecia, Países Bajos)
- Universidad Aristóteles de Tesalónica (Grecia)
- Universidad Tecnológica de Chalmers (Suecia)
- DLR German Aerospace Center (Alemania)
- Universidad de Stuttgart (Alemania)
Airbus/Noviembre 29 de 2022
