Il y a quelques jours, lors de l'annonce du plan gouvernemental de relance de l'aéronautique, la France a indiqué vouloir un avion zéro émission carbone à l'hydrogène dès 2035.
La société HES, qui possède une expérience dans la production de systèmes de propulsion à pile à combustible pour les véhicules aériens sans pilote militaires, aurait peut être déjà un début de réponse, car il a dévoilé des plans pour développer un avion à hydrogène à quatre places . Avec une autonomie beaucoup plus longue que les avions électriques à batterie.
Son nom est Element One et il est conçu pour les vols régionaux.
L'État français souhaite amorcer un programme de Recherche et Développement dans les technologies de réduction de la consommation de carburant, les technologies d'électrification des avions et les expérimentations de carburants neutres en carbone comme l'hydrogène. Elisabeth Borne, ministre de la Transition écologique et solidaire s'est dite confiante dans la réalisation d'un tel avion à cet horizon car des études existent déjà.
Le concept Element One combine des piles à combustible à hydrogène avec une propulsion électrique distribuée pour permettre à l'avion de parcourir jusqu'à 500 km avec un stockage d'hydrogène gazeux comprimé et jusqu'à 5000 km avec un stockage d'hydrogène liquide, explique Taras Wankewycz, directeur général de HES.
HES développe des systèmes de propulsion à hydrogène compacts et légers, principalement pour prolonger l'endurance des drones électriques. Selon HES «De nombreux fabricants envisagent de moderniser ce système dans des drones électriques à batterie, ce qui est difficile car l'hydrogène prend beaucoup plus de place. HES développe un concept d'UAV de nouvelle génération qui s'intègre à son système de propulsion et voit l'opportunité d'appliquer la même technologie aux aéronefs pilotés"
Ce qui rend cela possible, c'est la propulsion électrique distribuée, en effet Element One dispose de 14 moteurs électriques logés dans des nacelles sous l'aile. Il est possible de reproduire le système de propulsion des drones sur l'aile de l'avion, il y a donc plusieurs moteurs contre un gros. Cela fournit une redondance pour la sécurité, car si l'un échoue, il y en a 13 autres ou plus.
Ce n'est pas seulement la propulsion qui est distribuée, mais aussi le stockage d'énergie, car chaque moteur a sa propre pile à combustible et son propre réservoir d'hydrogène dans une nacelle interchangeable. Il y a une limite à la quantité d'hydrogène que vous pouvez stocker dans un avion, car elle prend beaucoup de place dans le fuselage. Mais ici elle est divisé en plusieurs parties et placé un réservoir derrière chaque moteur.
L'Element One a besoin d'environ 100 kW de puissance en croisière. Divisez en 14 voies, cela nécessite un système nominal de 5 à 8 kW dans chaque nacelle. C'est plus que suffisant pour transporter quatre passagers pendant 5 heures. avec des réservoirs d'hydrogène sous pression, qui est une technologie mature actuellement utilisée sur le marché automobile , HES voit le potentiel d'augmenter la portée à 15-20 heures. avec stockage d'hydrogène liquide.
BMW a développé une voiture à hydrogène liquide au milieu des années 2000, mais a rencontré le problème du stockage à long terme et de la perte d'énergie par évaporation de l'hydrogène, alors HES a développé le concept de module échangeable, combiné avec un ravitaillement automatisé , pour minimiser le temps entre la production et la consommation d'hydrogène. Un ravitaillement en vol pourrait même être possible.
Le module de propulsion - réservoir, pile à combustible et commandes - est conçu pour s'insérer à l'arrière du moteur. Lorsque l'avion atterrira, un véhicule au sol automatisé (AGV) montera, récupérera les modules usagés et les conduira à une installation de production d'hydrogène sur site pour le remplissage. Pendant ce temps, un autre AGV se dirigera vers l'avion et encastrera des modules rechargés.
Ci-dessus un véhicule terrestre automatisé retire les modules de propulsion usagés des avions pour le ravitaillement.
Cela permettra à l'avion d'être ravitaillé en carburant et de se retourner beaucoup plus rapidement que le temps qu'il faut pour recharger une grande batterie au lithium, explique Wankewycz, DG de HES. Dans le concept HES, l'hydrogène sera produit localement dans les petits aérodromes de pays entre lesquels l'Element One fonctionnera.
Aujourd'hui, la majeure partie de l'hydrogène est produite à partir du gaz naturel, qui est un combustible fossile. Dans le modèle commercial de HES, la production d’hydrogène sur site sera alimentée par des énergies renouvelables provenant de parcs éoliens ou de parcs solaires adjacents aux aérodromes. Ce sont des émissions de carbone 100% nulles de la production à la consommation.
HES travaille avec des entreprises de production d'hydrogène pour étudier les technologies permettant d'accélérer le ravitaillement et de réduire l'énergie requise pour produire de l'hydrogène. «Une entreprise a développé un moyen de produire de l'hydrogène comprimé sans compresseur externe. C’est un gros problème », déclare Wankewycz.
Une installation sur place produirait de l'hydrogène en goutte à goutte tout au long de la journée, prête pour le ravitaillement. HES nous explique que «La production d'hydrogène peut être lente, mais l'AGV peut se brancher et se remplir rapidement. Nous dissocions la production du ravitaillement ».
Ce concept d'infrastructure est la clé du modèle d'entreprise HES. "Nous ne cherchons pas à voyager intra-urbain", a déclaré Wankewycz, se référant au marché naissant des taxis aériens dans les villes congestionnées. «Nous parlons de déplacements régionaux intra-urbains, d'une ville à l'autre. Il s'agit d'un vol décentralisé utilisant une source d'énergie décentralisée, volant d'un petit aérodrome à un petit aérodrome à la campagne. »
HES s'est associé à la startup française de partage de vols Wingly, qui propose des vols de loisirs en France, en Allemagne et au Royaume-Uni, mais cherche à se développer dans les voyages de ville à ville. «Il y a un besoin énorme de transport interrégional entre les villes secondaires», explique le PDG de Wingly, Emeric de Waziers. Wankewycz note que l'Element One tout électrique sera silencieux, évitant de créer un problème de bruit sur ces aérodromes éloignés. Cela répondrait parfaitement à la demande du gouvernement français pour des trajets zéro carbone en avion pour des destinations de moins de 2h30.
HES rassemble un consortium pour développer Element One et soutenir l'infrastructure au sol et vise à faire voler le prototype en 2025. «Nous avons des jalons pour nous y mener à travers une série d'étapes», dit Wankewycz. «Le premier est une traversée transatlantique par un drone avec un ou deux systèmes de propulsion à l'hydrogène, peut-être un élément un réduit Nous espérons y parvenir l'année prochaine. »
L'entreprise est à la recherche de partenaires en Asie, où les voyages en avion sont en plein essor, ainsi qu'en France, où il existe un écosystème de R&D aéronautique fort «et une forte poussée pour la réduction des émissions» avec plusieurs entreprises impliquées dans le développement d'une infrastructure hydrogène. "L'Europe est le plus grand partisan des solutions climatiques, mais nous examinons d'autres options, même la Chine", a déclaré Wankewycz.
Sur la question de la sécurité, Wankewycz dit que l'utilisation des bus à pile à combustible à hydrogène se développe dans des endroits comme la Chine, le Japon et la Corée du Sud, et qu'il n'y a eu aucun problème avec les passagers assis au-dessus des réservoirs à haute pression. D'après sa propre expérience de motorisation d'UAV, HES n'a pas rencontré de problèmes. Les réservoirs sont très solides, avec plusieurs couches de fibre de carbone capables de résister à 3 à 4 fois la pression de conception », dit-il. "Et les réservoirs [dans Element One] sont un dixième de la taille de ceux des automobiles, ce qui réduit encore plus le risque."
Dans son communiqué, HES indique avoir travaillé avec plusieurs start-up et PME françaises sur ce projet et réfléchir à une possible localisation du développement dans le pôle de compétitivité Aerospace Valley à Toulouse a côté d'Airbus
