Ça plane pour l’hydrogène

Du drone au futur avion de ligne à l’hydrogène, les projets se multiplient dans l’aéronautique. Et les français ont un certain savoir-faire dans ce domaine.

Lors de la présentation du plan de relance pour le secteur aéronautique, en juin dernier, l’Etat a fixé comme objectif de parvenir à un avion neutre en carbone en 2035 au lieu de 2050, notamment grâce au moteur à très haut taux de dilution et au recours à l’hydrogène. Un sacré challenge. Sur une enveloppe globale de 15 milliards, 1,5 milliard va être consacré sur trois ans au Conseil pour la Recherche Aéronautique civile (CORAC) pour de la recherche. Ces aides permettront de développer en France les technologies de réduction de la consommation de carburant, les technologies d’électrification des appareils et les expérimentations de carburants neutres en carbone comme l’hydrogène.

En cinquante ans, la filière aéronautique a réussi à réduire de 75 % la consommation de kérosène par passager, jusqu’à descendre à seulement 2 litres aux 100 km actuellement. Les compagnies aériennes et les constructeurs d’avion se sont engagés à diviser par deux en 2050 leurs émissions par rapport à 2005.

Dans l’aéronautique, il y a plusieurs types d’appareils. Si on commence par les drones, il y a indéniablement un savoir-faire français. En 2017, le CEA Tech avait présenté un drone à hydrogène expérimental, combinant une pile à combustible de type planaire (pour gagner de la place) et une batterie lithium-ion. L’hydrogène était stocké par deux petites bonbonnes qui ont l’aspect de bouteilles thermos. Il existe dans l’hexagone des start-up qui se positionnent sur ce marché. Il s’agit d’ERGOSUP (concepteur et fabricant d’électrolyseurs haute pression), Ad-Venta (stockage d’hydrogène) et Airborne Concept (concepteur de drones). Ces sociétés forment le consortium FLY-HY avec HES Energy Systems (filiale de H3 Dynamics), un acteur qui produit des piles à combustible ultra légères à Singapour. L’entreprise a d’ailleurs ouvert sa filiale française en 2017. Les acteurs réunis au sein de FLY-HY proposent une solution énergétique complète et clé en main rendant possible l’usage de drones professionnels électriques à l’autonomie étendue pour des applications industrielles d’inspection et de surveillance.

Ce savoir-faire a été concrétisé avec la coopération du fabricant de drones Delair, dans le cadre du projet Hy Drone, lancé par la DGA (Délégation à l’Armement). Ce drone H2 se destine à des missions de surveillance et de renseignement.

Un autre secteur est en plein essor : celui du petit avion de transport de passagers. L’américain ZeroAvia veut lancer dès 2022 des avions de 10 à 20 places propulsés à l’hydrogène. Leur autonomie sera de l’ordre de 500 miles, avec des coûts d’exploitation réduits de moitié par rapport à des motorisations classiques. Basée dans la Silicon Valley, la start-up a été fondée par Val Miftakhov, un pilote d’avion et d’hélicoptère. Un premier vol a été opéré avec succès en Angleterre. Plus récemment, en Allemagne, le démonstrateur Hy4 a réalisé son premier vol à Stuttgart. Le programme s’inscrit dans la poursuite de celui lancé en 2014 dans le cadre du financement européen Hypstair. Cet avion à double fuselage est développé par le DLR (l’équivalent de l’Onera), via sa start-up H2Fly, et basé sur le Taurus Electro développé par le constructeur slovaque Pipistrel. L’appareil peut transporter 4 passagers sur des distances entre 750 et 1 500 km.

En Bourgogne Franche-Comté, des projets similaires sont menés par Avions Mauboussin. La mythique marque des années 30 est relancée par un industriel basé à Belfort depuis 2017. Le souhait est de développer la première génération d’avions hybrides à hydrogène. Le premier-né de la gamme est l’Alérion M1h. Conçu avec l’Université de Technologie de Belfort-Montbéliard (UTBM) et des industriels, c’est un biplace léger à ailes basses, destiné au marché des pilotes-propriétaires et de la mobilité à la demande. La motorisation sera dans un premier temps hybride (électrique/thermique), avec une puissance totale de 80 kW (environ 110 ch).  Dans un second temps, une turbine alimentée à l’hydrogène permettra de faire fonctionner le moteur électrique, et ainsi supprimer totalement les émissions polluantes et le recours aux énergies fossiles. Le premier vol est envisagé pour 2022 en version hybride et pour 2024 en version hydrogène. La commercialisation est prévue fin 2024. La PME développe par ailleurs l’Alcyon M3c, un avion régional à décollage et atterrissage courts. Cet avion une capacité de cinq passagers et reprendra les mêmes motorisations (hybride puis hydrogène) que l’Alerion. L’Alcyon M3c aura une autonomie de 1500 km et atteindra une vitesse de croisière de 370 km/h. La certification et la commercialisation sont envisagées à l’horizon 2026.

Et pour les avions de ligne ? Dans un premier temps, on verra des applications se destinant aux opérations au sol. Par exemple, Safran a développé le projet PIPAA (Pile à combustible Pour Applications Aéronautiques) qui vise à développer et qualifier un système de pile à combustible pour l’alimentation électrique de systèmes d’avions. Il sera utilisé pour le taxiage électrique (le trajet au sol que fait l’avion pour rejoindre ou quitter les pistes d’atterrissage). Ce qui permettrait ainsi de réduire drastiquement les émissions polluantes sur les aéroports.

L’avion H2 du futur se fera du côté de Toulouse. Airbus planche en effet sur trois concepts d’avions zéro émission à l’horizon 2035. Le premier concept est un avion de configuration classique pouvant aller jusqu’à 200 places avec un rayon d’action permettant de faire plus de 3 500 kilomètres. Le réservoir cylindrique d’hydrogène liquide serait logé à l’intérieur du fuselage dans la partie arrière de l’appareil. Le second sera un avion à hélice, pouvant embarquer environ 100 passagers, pour des trajets plus courts. Le troisième est une aile volante d’environ 200 places qui permet d’étudier une configuration complètement différente pour le stockage de l’hydrogène et la propulsion. Par ailleurs, la région Occitanie veut se doter du plus grand centre d’Europe de recherche, d’essai et d’innovation technologique sur l’hydrogène vert à Francazal à l’horizon 2024. Ce technocentre de 40 M€ verra la collaboration sur les moteurs à propulsion hydrogène du Cnrs, de l’Université́ de Toulouse, de l’Onera, de laboratoires de recherche, de Safran, Airbus…

Même la NASA s’intéresse à l’avion à hydrogène Une équipe de chercheurs de l’Université de l’Illinois (USA) travaille en effet sur un projet qui a pour nom CHEETA (Center for Cryogenic High-Efficiency Electrical Technologies for Aircraft). L’idée est de stocker de l’hydrogène sous forme liquide et cryogénique (LH2), à très basse température. Celui-ci serait alors converti en vol en courant électrique, grâce à plusieurs piles à combustible. Le rendement serait bien meilleur et autoriserait l’utilisation de moteurs électriques à haute puissance. La NASA contribue à ce projet à hauteur de 6 millions de dollars sur trois ans.

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