Dissertação

{pt_PT=On the Use of Hydrogen as the Future Aviation Fuel} {} EVALUATED

{pt=A presente dissertação foi realizada durante um estágio de seis meses no CTO da Airbus e descreve o projeto conceptual de aeronaves regionais com propulsão a hidrogénio, através de uma plataforma de Otimização Multidisciplinar. A implementação, na referida plataforma, dos modelos de alguns componentes da aeronave é detalhada, nomeadamente da unidade propulsiva, dos tanques de hidrogénio, e da respetiva integração na fuselagem do avião. São estudadas diferentes configurações de aeronave e alguns cenários alternativos de modo a explorar um maior número de possíveis soluções para o grande problema abordado: o impacto ambiental da aviação. A performance das aeronaves a hidrogénio é comparada com a da aeronave de referência movida a querosene, através de indicadores como o consumo energético e as emissões de poluentes. A avaliação do ciclo de vida de cada tipo de combustível e uma discussão preliminar relativa à viabilidade económica da utilização de hidrogénio revelam a mudança de paradigma inerente à transição energética. Os resultados deste estudo provam a viabilidade do projeto de aeronaves a hidrogénio e os seus benefícios de um ponto de vista ambiental, desde que produzido a partir de energias renováveis. O metano líquido surge como uma alternativa muito interessante, na medida em que permite vislumbrar um cenário de transição tendo em conta os atuais desafios económicos associados à produção de hidrogénio., en=The present work was performed during a six-month internship at Airbus CTO and describes the conceptual design of hydrogen-fueled regional aircraft using a Multidisciplinary Design Optimization (MDO) tool. The implementation of the aircraft models inside the tool is detailed, notably with regard to the propulsion plant and the hydrogen tanks design and integration. Distinct hydrogen aircraft architectures are studied and alternative scenarios are modeled so as to explore a greater number of potential solutions for the main issue addressed: the environmental impact of aviation. The main aircraft performance figures to be compared with the kerosene-powered reference are energy consumption and pollutant emissions. The life cycle assessment of the different fuel types and a preliminary discussion on the economic viability of hydrogen as a fuel reveal the paradigm shift inherent to the energy transition. The results prove the feasibility of hydrogen aircraft from a design perspective and its benefits from an environmental point of view as long as produced using renewable energies. Liquid methane appears as a very interesting candidate to enable a potential transition scenario given the current economic challenges related to the hydrogen production. }
{pt=Otimização Multidisciplinar, Projeto de Aeronaves, Avaliação do Ciclo de Vida, combustíveis alternativos, hidrogénio, en=Multidisciplinary Design Optimization, Overall Aircraft Design, Life Cycle Assessment, alternative fuels, hydrogen.}

Dezembro 6, 2018, 14:0

Orientação

ORIENTADOR

Fernando José Parracho Lau

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado