TANK2ZERO concluye su desarrollo de un depósito de hidrógeno criogénico en fibra de carbono para la aviación cero emisiones

El proyecto TANK2ZERO (Tecnologías de Almacenamiento de Hidrógeno para Impulsar la Operación de Aviones Cero Emisiones) concluyó tras completar su programa de investigación. El consorcio, liderado por CITD Engineering & Technologies e integrado por King Marine, PROSIX y SUPRASYS, alcanzó avances significativos en el desarrollo de un depósito fabricado en material compuesto de fibra de carbono (CFRP) destinado al almacenamiento de hidrógeno en condiciones criogénicas de operación.

El trabajo abarcó la cadena completa de desarrollo: la selección de fibras, resinas y adhesivos; el diseño de demostradores a diferentes escalas; y la validación del desempeño de los distintos sistemas frente a fenómenos de permeabilidad y térmicos a través del CFRP en presencia de condiciones criogénicas. Estas etapas permitieron documentar el comportamiento de los materiales y de las soluciones de diseño bajo las exigencias del almacenamiento de hidrógeno líquido.

TANK2ZERO fue financiado por el Programa Tecnológico Aeronáutico (PTAP), subvencionado por el Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial (CDTI) en la convocatoria de 2023, a través del Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia, con fondos de la Unión Europea mediante el programa Next Generation.

El objetivo principal del proyecto fue elevar el nivel de madurez tecnológica del concepto de tanque de hidrógeno criogénico en material compuesto reforzado con fibra de carbono para aviación comercial. Este concepto se había desarrollado previamente en el marco del Plan Tecnológico Aeronáutico 2021, dentro del proyecto ZERO —liderado por un consorcio encabezado por Airbus—, en el que CITD participó en la definición de la estructura del tanque hasta alcanzar un nivel de madurez TRL2-3. TANK2ZERO retomó esos resultados con el fin de demostrar la viabilidad de la solución e investigar los puntos abiertos identificados en la fase anterior.

El almacenamiento de hidrógeno a bordo de una aeronave plantea desafíos específicos. El hidrógeno aporta más energía por unidad de masa que el queroseno de aviación, pero menos energía por unidad de volumen. Esta limitación condiciona su uso en vuelos de gran alcance: la opción viable en términos de volumen es el almacenamiento de hidrógeno líquido criogénico, que maximiza la densidad de energía. Como referencia, cuatro litros de hidrógeno líquido equivalen aproximadamente a un litro de combustible convencional. El hidrógeno admite, además, dos vías de propulsión —motor de combustión y propulsión eléctrica mediante pila de hidrógeno—, ambas condicionadas por la misma barrera técnica: el almacenamiento a bordo.

Para abordar los puntos críticos identificados en el desarrollo previo, el proyecto trabajó sobre tres líneas de tecnologías habilitadoras. La primera fue la investigación de nuevos materiales con resinas optimizadas bajo criterios de baja permeabilidad y fabricabilidad. La segunda, la definición de soluciones aeronáuticas de aislamiento térmico que garantizaran baja conductividad y aislamiento por condiciones de vacío. La tercera, el diseño de soluciones industrializables para la integración completa del sistema de tanque, incluidos los depósitos, las interfaces y los subsistemas necesarios para la seguridad y la gestión del hidrógeno criogénico.

La validación de estos conceptos se planteó a través de una pirámide de ensayos orientada a elevar la tecnología hasta el nivel TRL4: ensayos a nivel de probeta para los materiales, a nivel de demostrador para las nuevas soluciones de interfaces y a nivel de tanque completo para verificar la integración de los sistemas y la integridad estructural del depósito.

El consorcio reunió capacidades complementarias. CITD aportó la ingeniería estructural aeronáutica, el diseño de tanques de hidrógeno en materiales avanzados y la integración y definición de sistemas aeronáuticos. PROSIX contribuyó con la fabricación y el montaje de estructuras aeroespaciales de alta resistencia, junto a su experiencia previa en el sector espacial y en soluciones de bajo peso con materiales novedosos. SUPRASYS aportó su conocimiento en alto vacío y criogenia, con soluciones robustas ya empleadas en la industria científica.

King Marine asumió la capacidad de industrialización de soluciones novedosas en fibra de carbono y el manejo de estructuras de gran tamaño. Su participación se orientó a trasladar los desarrollos de ingeniería hacia procesos de fabricación escalables, una de las condiciones requeridas para que el concepto de tanque criogénico en CFRP pueda avanzar desde la fase de investigación hacia aplicaciones industriales.

El resultado conjunto es un depósito criogénico en fibra de carbono concebido para responder al objetivo de cero emisiones de la aviación comercial. Con la conclusión del proyecto, el consorcio consolida una base tecnológica sobre la que apoyar futuras fases de desarrollo del almacenamiento de hidrógeno líquido para aeronaves.