News

ZEROe: L’avion zéro carbone d’Airbus décolle-t-il?

(CNN) – Il ressemble à un vaisseau spatial, fonctionne au carburant que les experts qualifiaient de «fou» jusqu’à il y a quelques années, et a à peine quitté la planche à dessin, mais aux yeux de l’un des principaux avionneurs mondiaux, c’est sans aucun doute l’avenir.

Pas même le futur lointain. Airbus espère que nous nous envolerons dans les cieux avec l’un de ses nouveaux modèles radicaux dans seulement 15 ans, laissant loin derrière nous les jours de pollution des moteurs à réaction et de vol.

L’avion à voilure mixte fait partie d’une trinité de modèles écologiques à hydrogène dévoilés récemment par Airbus dans le cadre de ses ambitions de mener la décarbonisation de l’industrie aéronautique.

C’est un plan audacieux, et qui, il y a quelques mois à peine, aurait pu sembler fantaisiste alors que la demande de voyages aériens alimentés par des combustibles fossiles continuait d’augmenter, apparemment à l’abri des préoccupations environnementales croissantes.

Mais l’arrivée de Covid-19 et son impact sur l’aviation auraient pu par inadvertance dégager une trajectoire de vol propice aux efforts visant à repenser la technologie permettant de faire voler le monde dans les airs.

Airbus a baptisé son nouveau programme ZEROe. Les conceptions révélées ne sont pas des prototypes mais un point de départ pour explorer la technologie nécessaire pour commencer à construire les premiers avions commerciaux climatiquement neutres.

“Comment pouvez-vous sortir de la pandémie, avec la neutralité climatique comme facteur clé de compétitivité à long terme?” Le directeur de la technologie d’Airbus, Grazia Vittadini, a posé une question rhétorique, lors d’un briefing sur les nouveaux plans.

“Ce serait impossible de ne pas le faire. Même bien avant la crise, il est devenu un point de vue reconnu et partagé selon lequel la protection du climat et la protection de notre environnement sont des facteurs essentiels et indispensables sur lesquels nous devons construire l’avenir du vol”, a-t-elle déclaré.

Pourquoi l’hydrogène?

Le projet d’Airbus de mettre sur le marché un avion de passagers zéro émission d’ici 2035 signifie qu’il doit commencer à tracer un cap en termes de technologie en 2025. En fait, il doit tracer plusieurs trajectoires.

En effet, aucune technologie unique ne peut répondre aux besoins énergétiques pour alimenter tout le spectre des types d’avions – des taxis volants aux avions à courte, moyenne et longue portée.

Les spécifications des trois nouveaux avions concept.

Airbus

Tout en se concentrant récemment sur l’aviation électrique pour les petits avions, Airbus s’est maintenant tourné vers l’hydrogène comme candidat pour résoudre les problèmes de CO2 de l’aviation.

«Notre expérience avec les batteries nous montre que la technologie des batteries n’évolue pas au rythme que nous souhaitons», déclare Glenn Llewellyn, vice-président des avions zéro émission chez Airbus. “C’est là que l’hydrogène entre en jeu, il a plusieurs milliers de fois plus d’énergie par kilogramme que ce que les batteries pourraient avoir aujourd’hui.”

Llewellyn affirme qu’Airbus a déjà commencé à parler d’hydrogène avec les compagnies aériennes, les compagnies d’énergie et les aéroports, car “ce type de changement nécessite vraiment une collaboration entre l’industrie et au sein de l’industrie aéronautique pour y arriver”.

L’hydrogène a longtemps été considéré comme un carburant viable par les universitaires, mais jusqu’à présent, il n’avait que peu de soutien pratique.

Peut-être que maintenant, les batteries ne le coupant pas tout à fait, le moment de l’hydrogène est venu.

«Il y a dix-huit mois, lorsque les gens parlaient d’hydrogène dans l’industrie aérospatiale, les gens pensaient que vous étiez un peu fou», a déclaré Iain Gray, directeur de l’aérospatiale à l’Université de Cranfield, à CNN Travel.

«Mais maintenant, l’hydrogène est devenu quelque chose que tout le monde considère comme une solution très importante aux problèmes du zéro carbone», déclare Gray. Cranfield soutient ZeroAvia – une start-up qui a reçu une subvention de 2,7 millions de livres sterling (3,3 millions de dollars) du gouvernement britannique pour développer des technologies aéronautiques zéro émission, réalisant le premier vol au monde alimenté par une pile à hydrogène d’un avion de qualité commerciale à l’aéroport de Cranfield. en septembre.

Un pour tous et tous pour un

Avion concept zéro émission ZEROe Airbus

Airbus a publié ce rendu du concept de turboréacteur.

Airbus

Le programme des trois concepts ZEROe comprend un turboréacteur à double flux de 120 à 200 passagers avec une autonomie de plus de 2000 milles marins, capable de fonctionner de manière transcontinentale et propulsé par un moteur à turbine à gaz modifié fonctionnant à l’hydrogène. L’hydrogène liquide sera stocké et distribué via des réservoirs situés derrière la cloison arrière sous pression.

Ensuite, il y a un avion de 100 passagers qui utilise un turbopropulseur alimenté par la combustion d’hydrogène dans des moteurs à turbine à gaz modifiés. Il serait capable de parcourir plus de 1000 miles nautiques, ce qui en fait une option appropriée pour les voyages sur de courtes distances.

Cependant, le véritable sujet de conversation dans le trio – illustré en haut de cet article – a un «corps à ailes mixtes», où les ailes fusionnent avec le fuselage de l’avion pour produire une forme très profilée, comme un ” aile volante “. Cette option partage son ADN aéronautique avec l’avion de démonstration MAVERIC d’Airbus, qui a subi des essais en vol l’année dernière pour explorer les avantages d’économie d’énergie de ce type futuriste de configuration d’avion.

Ressemblant à quelque chose de Star Trek, l’avion à hydrogène à voilure mixte d’Airbus pouvait transporter jusqu’à 200 passagers. Sa configuration unique faciliterait un nouveau type radical d’aménagement intérieur de la cabine pour les passagers, tout en offrant suffisamment d’espace pour le stockage de l’hydrogène.

L’avionneur européen a publié un nouveau design incurvé qui promet de réduire la consommation de carburant jusqu’à 20%.

Comment fonctionne un avion à hydrogène

L’hydrogène peut être utilisé de différentes manières pour propulser les avions: il peut être brûlé directement par des turbines à gaz modifiées; il peut être converti en énergie électrique grâce à des piles à combustible; et l’hydrogène combiné au CO2 peut être utilisé pour produire du kérosène synthétique.

«Pour nous, il est particulièrement important de combiner les deux premiers de ces trois éléments – la combustion directe de l’hydrogène via des turbines à gaz modifiées, avec un moteur électrique embarqué, alimenté par des piles à combustible», déclare Vittadini d’Airbus.

«Pour accélérer sur cette voie, nous avons déjà dans le pipeline un démonstrateur zéro émission, qui sera fondamental, en particulier pour réduire les risques tels que le ravitaillement d’un tel avion et le stockage et la distribution sécurisés d’hydrogène à bord d’un avion». Elle ajoute.

Les moteurs à réaction existants pourraient-ils fonctionner à l’hydrogène?

Puisqu’il a déjà été prouvé avec succès que le carburant d’aviation durable peut être remplacé dans les moteurs à réaction existants, la question est maintenant de savoir si l’hydrogène pourrait également être une «baisse de» carburant.

C’est quelque chose que Rolls-Royce (qui n’est pas associé au programme ZEROe) s’est penché, après avoir testé avec succès ses moteurs Trent avec un mélange hydrogène / kérosène dans le passé.

«Passer à l’hydrogène à 100% nécessiterait une adaptation à la conception actuelle des turbines à gaz», a déclaré à CNN Travel Alan Newby, directeur de la technologie aérospatiale et des programmes futurs chez Rolls-Royce Civil Aerospace.

Mais Newby explique également que le plus grand défi serait de gérer la température de la flamme et la stabilité dans le système de combustion. Puis se pose la question de l’adaptation du système de distribution et de gestion du carburant, notamment pour l’hydrogène liquide. Une autre mise en garde, note-t-il, est qu’un kilo d’hydrogène a trois fois l’énergie du kérosène, mais plus important encore, il en prend cinq fois le volume.

«La réponse est donc – oui, c’est possible, mais il faudrait se concentrer sur la refonte de ces éléments de la conception actuelle du moteur, ainsi que sur la turbine à gaz comme un système complet de réservoir à échappement et sur la prise d’un une approche plus holistique et globale au niveau du système », déclare Newby.

Avion concept zéro émission ZEROe Airbus

Il s’agit de l’avion concept turbopropulseur ZEROe.

Airbus

Comment ces concepts pourraient changer l’aviation commerciale

Le dévoilement des concepts Airbus symbolise une étape importante en matière d’aérospatiale civile adoptant l’hydrogène au plus haut niveau de l’industrie.

Certes, les efforts en cours avec des avions et des drones plus petits utilisant des piles à hydrogène et à hydrogène sont nombreux. Cependant, l’annonce d’Airbus signifie un changement stratégique majeur pour l’aviation commerciale, où l’hydrogène pourrait devenir la norme pour les vols court et moyen-courriers pour les années 2030 et au-delà.

“Mais il ne sert à rien de parler d’un avion à hydrogène si vous ne vous penchez pas sur le système dans lequel il fonctionne”, prévient Gray.

L’aviation “doit aborder l’ensemble de la question du zéro carbone d’une manière holistique, en examinant les aéroports, le contrôle du trafic aérien, les aéronefs et le transport vers et depuis les aéroports”, explique-t-il.

Heureusement, le dialogue entre les parties prenantes semble être en cours.

«Cela va créer un changement massif dans l’écosystème de l’énergie et de l’aviation», déclare Glenn Llewellyn d’Airbus. «Nous avons déjà commencé à travailler avec les compagnies aériennes, les sociétés d’énergie et les aéroports, car ce type de changement nécessite vraiment une collaboration entre l’industrie et au sein de l’industrie aéronautique pour y arriver.

Cette nécessité d’une approche holistique s’accorde parfaitement avec l’aspiration des exploitants d’aéroports à réduire leur propre empreinte carbone – l’hydrogène pourrait alimenter de nombreux aspects de l’infrastructure aéroportuaire.

Par exemple, en 2015, l’aéroport international de Memphis a effectué une démonstration de deux ans du premier équipement de soutien au sol alimenté par une pile à hydrogène à zéro émission au monde, économisant plus de 175000 gallons de carburant diesel et 1700 tonnes métriques de CO2.

Dans le cadre d’une initiative distincte à l’aéroport de Toulouse-Blagnac, une station de production et de distribution d’hydrogène est en cours d’installation pour alimenter les bus fonctionnant à l’hydrogène.

Ce qui fait de l’hydrogène un carburant incontournable pour les aéroports, c’est le fait qu’il peut être produit sur place ainsi qu’à partir des déchets de l’aéroport.

La compagnie aéroportuaire finlandaise Finavia fait partie de ceux qui évaluent son caractère pratique.

«Nous examinons comment nous pourrions utiliser les flux de déchets des aéroports de Finavia, y compris les déchets de glycol (le fluide utilisé pour le dégivrage des avions) pour générer de l’hydrogène», déclare Henri Hansson, vice-président senior des infrastructures et du développement durable.

Avion concept zéro émission ZEROe Airbus

Ce rendu montre les trois engins volant en formation.

Airbus

Un pas important vers le transport aérien écologique

Avoir un carburant commun que les compagnies aériennes et les aéroports peuvent utiliser est un changement total pour l’industrie.

L’introduction des avions à hydrogène et l’étendue de ses avantages environnementaux dépendront du degré d’absorption au cours des prochaines années. Vittadini d’Airbus déclare que “notre estimation est qu’il contribuera à plus de 50% tout au long de notre voyage vers la décarbonisation de l’aviation”.

Il reste cependant de nombreux obstacles technologiques à surmonter pour commercialiser tout type d’avion à hydrogène de taille importante.

Ceci est en partie dû aux contraintes de poids et de taille, dit Newby, mais “aussi parce que les exigences de fiabilité et de sécurité de l’industrie sont très élevées, ce qui nécessite d’atteindre des barrières de maturité technique très élevées, en particulier pour les services de transport de passagers”.

Et l’aviation alimentée à l’hydrogène n’est pas une solution miracle, dit-il. Il faudra une combinaison de différentes solutions, y compris des carburants d’aviation durables, des turbines à gaz électriques, hybrides et plus efficaces, alimentant différentes missions, pour aider l’industrie à atteindre ses objectifs d’émissions.

«En termes de timing», dit Newby, «de petits avions régionaux à hydrogène pourraient potentiellement être disponibles avant la fin de la décennie».

Ce que cela signifie pour les aviateurs

Jusqu’à ce qu’Airbus se fixe sur une configuration, il est trop tôt pour savoir quelle forme prendra la cabine passagers ou à quoi ressemblera l’expérience à bord.

Mais ce qui peut être prédit de manière fiable, c’est à quoi cela ressemblera du point de vue de la sensibilité humaine. L’hydrogène pourrait être l’antidote à la honte de vol, si Airbus peut faire décoller le ZEROe du sol.

Lancer ces concepts en pleine pandémie pourrait même être un coup de génie de la part d’Airbus, maintenant que les gens ont eu le temps, tout en étant enfermés, de réfléchir au privilège de l’aviation abordable tout en reconnaissant son impact sur la planète.

“Covid, ironiquement, a rappelé à de nombreuses personnes à quoi ressemble le monde quand elles ne voient pas de traînées et n’entendent pas les gros moteurs à réaction”, dit Gray. “Voler, en soi, n’est pas le problème; le carbone est le problème que nous essayons de résoudre.”

“Le vol a donné aux individus du monde entier de formidables opportunités de voyages personnels et professionnels, par conséquent, l’accent doit être mis sur la résolution des émissions et des problèmes de carbone. L’hydrogène change la donne, et l’industrie est prête pour cela.”

Paul Sillers est un journaliste aéronautique spécialisé dans l’expérience des passagers et les futures technologies du transport aérien. Suivez-le sur @paulsillers

Afficher plus

Articles similaires

Laisser un commentaire

Votre adresse de messagerie ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

Bouton retour en haut de la page