Wiener Neustadt – Diamond Aircraft coordina un proyecto pionero financiado por la Agencia Austriaca de Promoción de la Investigación (FFG) para avanzar en la comprensión del potencial del hidrógeno gaseoso como fuente de combustible para cadenas cinemáticas híbridas en la aviación general. El consorcio del proyecto «H2EDT» (Hydrogen-based Twin-engine Electrification and Digitalization Testbed) -que reúne a investigadores de FH JOANNEUM (Instituto de Ingeniería Aeronáutica y Electrónica), TU Graz (ITnA), HyCentA e IESTA- está diseñando un banco de pruebas experimental e híbrido para explorar los retos que plantea el hidrógeno como combustible para la aviación. La investigación continuará en las instalaciones de Diamond Aircraft en Wiener Neustadt hasta finales de 2025, incluidas la fabricación y las pruebas.
El hidrógeno es un combustible sin carbono que podría desempeñar un papel decisivo en el futuro de la aviación sostenible. Puede utilizarse tanto en pilas de combustible, donde las reacciones electroquímicas producen energía a partir de hidrógeno y oxígeno con sólo agua como subproducto, como en motores de combustión interna. Con cualquiera de los dos métodos, el hidrógeno no produce dióxido de carbono. Sólo en el caso de reacciones a alta temperatura -como la combustión del hidrógeno- pueden desarrollarse en algunos casos emisiones de óxidos de nitrógeno.
El perfil de cero emisiones de las pilas de combustible de baja temperatura y su funcionamiento más silencioso son algunas de las razones por las que esta tecnología está ganando adeptos, no sólo en los sectores automovilístico y marítimo, sino también para aplicaciones aeronáuticas. Además, las cadenas cinemáticas de hidrógeno ofrecen una mayor densidad energética a nivel de sistema que las puramente eléctricas, lo que permite una mayor autonomía y resistencia para los aviones de emisiones cero.
Sin embargo, depender únicamente del hidrógeno para la propulsión de aeronaves plantea importantes retos. Entre ellos, la baja relación potencia-peso de las pilas de combustible de hidrógeno -que las haría demasiado pesadas para cubrir los picos de demanda de potencia- y el almacenamiento de hidrógeno, que requiere un volumen considerable debido a su baja densidad, dentro de los límites del fuselaje de un avión. Otro reto es el aspecto de la seguridad y la certificación, debido a la propensión del hidrógeno a las fugas y a su baja energía de ignición, así como a los problemas de seguridad que plantean los sistemas de almacenamiento de hidrógeno a alta presión o criogénicos.
Por estas razones, el equipo de investigación está implantando una arquitectura híbrida de hidrógeno y electricidad. Consideran que es la clave para aprovechar tanto la alta densidad de potencia de las baterías como la alta densidad energética de la cadena cinemática de la pila de combustible de hidrógeno. Esta arquitectura también ofrece una mayor redundancia como ventaja añadida.
El banco de pruebas será una plataforma de aviación general a escala e incluirá un fuselaje, conjuntos de baterías independientes, pila de combustible de hidrógeno y sistema de almacenamiento de hidrógeno y hasta 10 motores eléctricos y hélices. En un principio, el equipo de investigación había previsto desarrollar un banco de pruebas que reflejara los sistemas de propulsión utilizados habitualmente en un avión bimotor de aviación general. Sin embargo, dado el creciente interés por la movilidad aérea avanzada, el equipo ha adaptado su diseño para poder probar una plataforma VTOL (despegue y aterrizaje vertical) con hasta 10 motores.
Con el banco de pruebas H2EDT, el proyecto se ha propuesto probar un enfoque holístico de la gestión energética y la recuperación de calor, al tiempo que investiga el rendimiento y la fiabilidad de las pilas de combustible de hidrógeno y los sistemas de almacenamiento y distribución para aplicaciones de aviación.
Lo que distingue al H2EDT es su sistema digital de gestión de la energía, implementado a través de una tarjeta de distribución de energía desarrollada por FH JOANNEUM, así como su arquitectura híbrida «paralela», en la que tanto las baterías como las pilas de combustible de hidrógeno pueden alimentar directamente cualquier motor del sistema. El innovador sistema H2EDT aprovecha los sensores digitales y las múltiples fuentes de energía para combinar automáticamente la energía eléctrica y la del hidrógeno según sea necesario, lo que mejora enormemente la eficiencia y la seguridad.
Una parte esencial del proyecto ha sido el diseño de un gemelo digital que reúne tanto geometría CAD detallada como simulaciones de rendimiento, estas últimas gracias a un modelo desarrollado en colaboración con la TU Graz. Este modelo se calibrará con los datos de las pruebas y proporcionará información que irá más allá del alcance de las pruebas del H2EDT. Se incluirán simulaciones de modos de fallo y diferentes condiciones ambientales, como un vuelo a gran altitud o altas temperaturas del aire.
Otro objetivo del proyecto es definir las directrices de certificación y diseño para un posible proyecto de seguimiento del hidrógeno en una plataforma de aviación general a escala real, como un DA40 o un DA42. También se están investigando los retos de certificación y diseño específicos de los sistemas de almacenamiento y distribución de hidrógeno.
H2EDT marca otro hito importante para Diamond Aircraft en la investigación de la propulsión por hidrógeno. Los logros anteriores incluyen la integración por parte de Boeing Phantom Works de un sistema de pila de combustible en un Diamond HK36 y la participación en el AH2AS (Austrian Hydrogen Aviation Study) y en proyectos concurrentes financiados por FFG como la conversión por parte de Austro Engine-TU Wien de un motor diesel en un motor de combustible dual Jet-A1/H2. La presentación de los resultados del H2EDT está prevista para el primer semestre de 2026.
Las siguientes imágenes muestran los componentes del banco de pruebas H2EDT integrados en un avión CS-23 VTOL a media escala. El banco de pruebas proporcionará una valiosa experiencia en arquitectura híbrida hidrógeno-eléctrica en una plataforma simplificada pero representativa, acelerando los ciclos de desarrollo y garantizando la seguridad de las futuras aeronaves híbridas.
Este proyecto ha recibido financiación del programa austriaco de financiación de la investigación Take Off. Take Off es un programa de financiación de la investigación, la tecnología y la innovación de la República de Austria, Ministerio de Innovación, Movilidad e Infraestructuras (BMIMI). La Agencia Austriaca de Fomento de la Investigación (FFG) ha sido autorizada para la gestión del programa.
Diamond Aircraft/Abril 30 de 2025
