Voici les entreprises qui travaillent sur les avions à hydrogène, selon une étude approfondie de The Economist
Dans les marais de Floride des années 1950, un rugissement bruyant perturbait parfois la sérénité des alligators locaux. Dans des conditions de plus grand secret, les ingénieurs de Pratt & Whitney, une entreprise aérospatiale, testaient un nouveau type de moteur propulsé par une substance étrange provenant apparemment d'une usine d'engrais de la ville voisine d'Apix. En réalité, la ville n'était qu'un nom sur une carte et l'usine d'engrais était un stratagème pour tromper les Russes. Les bruits étaient le résultat du projet Suntan, une tentative de l'US Air Force de construire un avion à hydrogène. Cela a presque fonctionné. Les moteurs ont fonctionné avec succès, mais le stockage et la fourniture de l'hydrogène lui-même se sont avérés trop coûteux pour continuer la production.
Suntan n'était que la première d'une série de tentatives infructueuses d'utiliser l'hydrogène pour propulser des avions. Le charme est grand. L'hydrogène contient trois fois plus d'énergie par kilogramme que le kérosène, le carburant d'aviation standard actuel, et la légèreté est bien supérieure. Tupolev, dans ce qui était alors l'Union soviétique, l'a essayé dans les années 1980. Boeing l'a essayé dans les années 2000. Un petit avion de démonstration s'est envolé pour l'Allemagne. Mais rien n'a vraiment décollé. L'hydrogène, bien que léger, est encombrant, ce qui le rend difficile à stocker à bord. Il doit être pressurisé ou liquéfié, ce qui entraîne des complications. De plus, il n'y a pas d'infrastructure établie pour sa production et sa distribution.
CETTE FOIS C'EST DIFFÉRENT
Maintenant, cependant, les choses ont changé – écrit The Economist . L'aviation est sous pression pour réduire les émissions de dioxyde de carbone en brûlant moins de kérosène. Et parler de la construction d'infrastructures pour la production et la livraison d'hydrogène à d'autres fins, telles que le chauffage et le transport terrestre, devient sérieux, ce qui signifie que l'hydrogène pourrait devenir disponible en tant que marchandise, au lieu d'avoir à être produit. d'une manière spéciale. La balance des avantages peut alors changer. Ainsi, certaines âmes courageuses se tournent une fois de plus vers l'idée du vol d'hydrogène.
Le projet Suntan a utilisé ce produit de la même manière que le kérosène est utilisé pour créer la chaleur nécessaire pour alimenter un moteur à réaction. C'est une voie à suivre. Mais de nombreux avions sont propulsés, ce qui permet une seconde approche, car les hélices peuvent être tournées par des moteurs électriques. En utilisant les piles à combustible, une technologie du XIXe siècle qui fait maintenant son chemin, il est possible de produire l'électricité nécessaire pour ce faire avec de l'hydrogène.
C'est la voie empruntée par ZeroAvia, une société basée à Cranfield, dans le sud de la Grande-Bretagne. En septembre, les ingénieurs de ZeroAvia ont dévoilé un avion à pile à combustible à six places qui pourrait décoller, effectuer deux circuits aéroportuaires et atterrir. L'avion en question est un Piper M modifié de classe M, un avion à hélice unique normalement propulsé par un moteur à pistons. Les ingénieurs l'ont remplacé par un moteur électrique et ont installé une banque de piles à combustible pour alimenter ce moteur et un ensemble de réservoirs pour contenir l'hydrogène qui entraîne les piles à combustible.
Val Miftakhov, le chef de ZeroAvia, espère voir ce manifestant faire un trajet de 400 km, provisoirement prévu pour la semaine du 21 décembre, suivi d'un vol plus long depuis Orkney, un archipel au large de la pointe nord de la Grande – Bretagne , le Le printemps prochain. (Les autorités des Orcades s'intéressent aux avions-trémies qui peuvent relier les îles de l'archipel). La société prévoit également de préparer un prototype de 20 places en 2021. La certification à usage commercial pourrait arriver en 2023.
Dans le sillage de ZeroAvia se trouve H2Fly, une spin-off de DLR, le centre de recherche aéronautique allemand. En 2016, cette société a ajouté des piles à combustible à un planeur motorisé Pipistrel, qui est ensuite resté en l'air pendant 15 minutes. Il est prévu d'étendre cette approche à un avion de série à hélices en version hélice dans des tests qui seront menés prochainement. Pendant ce temps, en Amérique, un fabricant de moteurs électriques appelé magniX a annoncé un partenariat avec Universal Hydrogen, une société basée à Los Angeles, pour convertir un Havilland Canada Dash 8-300 40 places Dash 8-300 en piles à combustible. . Ceci, espèrent-ils, sera prêt d'ici 2025.
De telles approches semblent fonctionner en principe. Cependant, ils devront concurrencer dans la pratique des avions électriques à batterie. En mai, une société américaine appelée Aerotec a piloté un Cessna Caravan de neuf places qui a été converti en blocs-batteries dans le ciel au-dessus de l'État de Washington. En décembre dernier, magniX s'est associé à Harbour Air, une compagnie aérienne canadienne, pour piloter un hydravion de Havilland converti en Colombie-Britannique. Les deux sociétés sont actuellement en train de préparer cet avion pour la certification commerciale. Plus ambitieux, plusieurs sociétés, comme Eviation, une société israélienne, tentent de construire des avions alimentés par batterie à partir de zéro plutôt que de convertir des cellules existantes.
BATTERIES NON INCLUSES
Les partisans des piles à combustible affirment, cependant, qu'elles sont meilleures que les batteries de puissance de vol, car les cellules plus leur carburant associé stockent beaucoup plus d'énergie par kilogramme que les batteries ne peuvent en supporter. «Les batteries donnent vraiment l'accélération. Mais ils ne vous donnent pas d'autonomie », déclare Robert Steinberger-Wilckens, ingénieur chimiste à l'Université de Birmingham en Grande-Bretagne. La technologie des batteries s'améliore, mais des progrès majeurs seront nécessaires avant que des voyages plus longs avec des passagers et des marchandises à bord ne soient possibles.
Installer des sources d'électricité dans un avion existant, que ce soit sous forme de batteries ou de piles à combustible, est un début. Mais une telle propulsion pourrait conduire à des refontes importantes, comme celle qu'Eviation conçoit pour son produit putatif, Alice. Cela a trois hélices, toutes tournées vers l'arrière. Bien qu'autrefois populaires, les hélices orientées vers l'arrière sont démodées depuis des décennies. Les drones électriques à décollage et atterrissage verticaux – des drones transportant des personnes, parfois vantés comme l'avenir du transport personnel – sont souvent propulsés par plusieurs moteurs électriques plus petits, ce qui les rend adaptés pour «énergie hydrogène des piles à combustible.
Les plus grosses machines ont de plus gros problèmes. Il nécessite beaucoup plus d'énergie pour le décollage et l'atterrissage d'un avion que pour la croisière, et ni les batteries ni les piles à combustible n'ont encore la force de le faire pour d'autres que les petits avions. Si les plus gros doivent être alimentés à l'hydrogène, cela nécessitera au moins une partie du travail à effectuer en reprenant la route du projet Suntan et en utilisant des moteurs à turbine qui brûlent des substances comme du gaz.
Cette approche est désormais adoptée par Airbus, une société européenne qui partage un duopole sur les gros avions de passagers avec Boeing of America. En septembre, Airbus a dévoilé zeroe, un projet axé sur trois avions à hydrogène. Bien qu'il s'agisse de modèles monocouloirs à courte portée, ils représentent une avancée par rapport à tout ce qui pourrait être alimenté uniquement par des piles à combustible.
Tous trois sont conçus pour combiner les deux technologies à base d'hydrogène, avec des moteurs à turbine à hydrogène qui améliorent le décollage et des piles à combustible qui propulsent la croisière. L'un des concepts est un turbopropulseur pouvant transporter jusqu'à 100 passagers sur des distances allant jusqu'à 2 000 km. Une version à double flux plus grande porterait le double de cette charge. La troisième approche est plus expérimentale: un modèle «aile mixte», dans lequel le fuselage et la voilure font partie d'une même structure aérodynamique triangulaire. L'avantage est qu'il crée un volume supplémentaire pour le stockage de l'hydrogène.
Les défis liés à l'utilisation de l'hydrogène dépassent cependant la forme du corps. La refonte d'un moteur à turbine pour fonctionner avec ce matériau sera une entreprise de plusieurs milliards de dollars. L'hydrogène brûle plus vite que le kérosène et encore plus chaud. Cela signifie que les matériaux exposés à sa combustion subissent des contraintes plus importantes. Cela risque également d'augmenter la pollution générée sous forme d'oxydes d'azote, ce qui annulerait en partie les bénéfices environnementaux de la combustion d'hydrogène. Et il serait également utile d'organiser les choses pour qu'une partie de l'énergie utilisée pour comprimer ou liquéfier l'hydrogène pour le stockage puisse être récupérée et mise en service.
Au cours des prochaines années, Airbus se concentrera sur le développement de technologies de double pile à combustible et de turbine à hydrogène en parallèle de la conception de son futur avion. Si les essais au sol sont réussis, la société espère avoir des démonstrateurs aériens – que Glenn Llewellyn, vice-président d'Airbus pour les avions zéro émission, appelle des bancs d'essai en vol – à l'arrière d'ici 2025. D'ici la fin de Un prototype à grande échelle suivra la décennie, le premier avion de ligne commercial zéro émission entrant en service d'ici 2035. On ne sait pas encore qui fournira les moteurs d'un tel avion. Mais Safran, un motoriste français qui travaille souvent avec Airbus, a confirmé qu'il recherchait de l'hydrogène pour les avions de ligne.
Boeing n'a pas emboîté le pas jusqu'à présent. Cette division géographique n'est peut-être pas une coïncidence. La politique publique de l'UE est résolument verte, tout comme la politique publique de la Grande-Bretagne, qui n'est plus membre de l'UE, mais qui abrite plusieurs structures d'Airbus. La politique de l'UE, en particulier, se traduit par de l'argent réel pour la recherche pertinente dans le cadre du programme Clean Sky 2 de l'Union.
Aucun soutien de ce type, moral ou financier, n'a été offert en Amérique au cours des quatre dernières années. L'administration entrante de Joe Biden semble cependant être d'accord avec l'Europe sur les questions environnementales. Et cette nouvelle direction s'accompagne probablement, comme en Europe, de fonds publics. Boeing parierait également sur la cession de l'hydrogène à Airbus. Si la technologie devait réussir, elle risquerait de perdre une grande partie de son marché – et c'est quelque chose qu'elle ne peut certainement pas se permettre de faire.
Article tiré de la revue de presse étrangère d'Eprcomunicazione
Cet article est une traduction automatique de la langue italienne d’un article publié sur le magazine Début Magazine à l’URL https://www.startmag.it/smartcity/quando-decollano-gli-aerei-allidrogeno-report-economist/ le Sat, 12 Dec 2020 06:04:51 +0000.