Le ciel commence à s’éclaircir pour l’hydrogène

L'avion à hélices Dornier 228 de 19 places qui a décollé dans le ciel bleu et froid de janvier semblait ordinaire à première vue. Cependant, son hélice gauche tournait autour d'un moteur électrique de 2 mégawatts alimenté par deux piles à combustible à hydrogène (le côté droit fonctionnait avec un moteur au kérosène standard), ce qui en faisait le plus gros avion piloté à l'hydrogène à ce jour. Val Miftakhov, fondateur et PDG de ZeroAvia, la startup californienne à l'origine du vol d'essai de 10 minutes dans le Gloucestershire, en Angleterre, l'a qualifié de « journée historique pour l'aviation durable ».

Universal Hydrogen, basé à Los Angeles, prévoit de tester un avion à hydrogène de 50 places d'ici la fin février. Les deux sociétés promettent des vols commerciaux d’avions à turbopropulseurs modernisés d’ici 2025. Le géant français de l’aviation Airbus va plus loin avec un vol de démonstration prévu en 2026 de son emblématique avion de ligne A380, qui volera en utilisant des piles à combustible à hydrogène et en brûlant de l’hydrogène directement dans un moteur. Et Rolls Royce progresse dans le domaine des moteurs d’avion brûlant de l’hydrogène pur.

L’industrie aéronautique, responsable d’environ 2,5 % des émissions mondiales de carbone, s’est engagée à atteindre zéro émission nette d’ici 2050. Pour y parvenir, il faudra plusieurs voies, notamment des carburants durables, des moteurs hybrides électriques et des avions électriques à batterie.

L’hydrogène est une autre voie potentielle. Qu’il soit utilisé pour produire de l’électricité dans des piles à combustible ou brûlé dans un moteur, il se combine à l’oxygène pour émettre de la vapeur d’eau. Si l’hydrogène vert était utilisé à grande échelle pour les camions et les navires, il pourrait devenir un carburant peu coûteux sans les problèmes environnementaux liés aux batteries.

Voler à l'hydrogène pose des défis en matière de stockage et de certification des avions, mais les compagnies aériennes préparent dès maintenant le travail préparatoire pour un vol à hydrogène d'ici 2035. « L'hydrogène s'envole vers le ciel, et nous allons l'y amener », déclare Amanda Simpson, vice-présidente du projet. président de la recherche et de la technologie chez Airbus Americas.

L’élément le plus abondant, l’hydrogène, est également le plus léger – élément clé pour une industrie luttant contre la gravité – contenant trois fois l’énergie du carburéacteur en poids. Le problème de l’hydrogène est son volume. Pour le transport, il doit être stocké dans des réservoirs lourds, soit sous forme de gaz comprimé à haute pression, soit sous forme de liquide cryogénique.

ZeroAvia utilise du gaz hydrogène comprimé, car il est déjà homologué pour le transport routier. Son avion d'essai était équipé de deux piles à combustible et de réservoirs à hydrogène à l'intérieur de la cabine, mais l'équipe réfléchit désormais de manière créative à un système compact avec des modifications minimes dans la conception de l'avion pour accélérer la certification aux États-Unis et en Europe. Le poids supplémentaire des piles à combustible pourrait réduire la portée de vol, mais « ce n'est pas un problème, car les avions sont conçus pour voler beaucoup plus loin qu'ils ne sont utilisés », explique James McMicking, vice-président de la stratégie.

La société bénéficie du soutien d’investisseurs parmi lesquels Bill Gates et Jeff Bezos ; des partenariats avec British Airways et United Airlines ; et 1 500 précommandes pour son système de propulsion électrique à hydrogène, dont la moitié sont destinées à des véhicules plus petits, de 9 à 19 places, d'une autonomie de 400 kilomètres.

D’ici 2027, ZeroAvia prévoit de convertir des avions à turbopropulseurs plus gros, de 70 places, dotés d’une autonomie deux fois supérieure, largement utilisés en Europe. La société développe des moteurs électriques de 5 MW pour ceux-ci et prévoit de passer à de l’hydrogène liquide plus dense en énergie pour gagner de la place et du poids. Le carburant est nouveau pour l'industrie aéronautique et pourrait nécessiter un processus d'approbation réglementaire plus long, explique McMicking.

Vient ensuite un groupe motopropulseur de 10 MW pour les avions de 100 à 150 sièges, « les bêtes de somme de l’industrie », dit-il. Ces avions – pensez au Boeing 737 – sont responsables de 60 % des émissions de l’aviation. Faire une brèche dans ceux qui utilisent de l’hydrogène nécessitera des piles à combustible beaucoup plus efficaces. ZeroAvia travaille pour cela sur des piles à combustible exclusives à haute température, explique McMicking, avec la capacité de réutiliser les grandes quantités de chaleur perdue générées. «Nous avons des conceptions et une feuille de route technologique qui nous amènent sur le territoire des moteurs à réaction pour la puissance», dit-il.

Hydrogène universel

Universal Hydrogen, qui compte Airbus, GE Aviation et American Airlines parmi ses investisseurs stratégiques, mise sur l'hydrogène liquide. La startup, « une entreprise de fourniture et de logistique d’hydrogène au cœur de nos activités », souhaite garantir un réseau de livraison transparent pour l’aviation à hydrogène à mesure qu’elle prend de la vitesse, a déclaré son fondateur et PDG Paul Eremenko. L’entreprise s’approvisionne en hydrogène vert, le transforme en liquide et le place dans des réservoirs en aluminium isolés de relativement faible technologie qu’elle livrera par route, train ou bateau. « Nous voulons qu'ils soient certifiés par la Federal Aviation Administration pour 2025, ce qui signifie qu'ils ne peuvent pas être un projet scientifique », dit-il.