Des avions électriques ?
Les avions électriques ont beaucoup fait parler d’eux ces dix dernières années. Derrière de nombreuses expériences et des projets encore hésitants se cache un objectif bien ambitieux : celui d’offrir aux avions un moyen de se propulser à moindres coûts et avec un impact sur la planète limité. Les enjeux sont importants, car si cet objectif est tenu, il pourrait rendre l’aviation bien plus accessible qu’elle ne l’est aujourd’hui. Comment peut-on imaginer le transport aérien dans plusieurs années ? Dans quel type d’avion voyagera-t-on dans 20 ans ? Etat des lieux de l’aviation électrique pour tenter d’apporter une réponse à ces questions …
2% des émissions totales de gaz à effets de serre
Si l’on prête attention aux statistiques des agences environnementales, on s’aperçoit que le transport aérien n’est en réalité qu’un modeste acteur du réchauffement climatique. En 2015, près de 3,3 milliards de passagers ont voyagé à bord d’un avion, tandis que le domaine (aviation de loisir comprise) n’était responsable que de 2% des émissions de gaz à effet de serre, selon le site E-RSE consacré à la responsabilité sociétale des entreprises. Le transport routier y participerait à hauteur de 10,5% et la consommation énergétique résidentielle à hauteur de 10,2%.
Bien que ces chiffres contribuent à minimiser l’image d’un moyen de transport à fort impact sur l’environnement, les industriels et les acteurs du domaine aérospatial semblent avoir pris conscience que la croissance du trafic aérien les contraint dès aujourd’hui à se tourner vers des solutions vertes. C’est ce que nous allons découvrir à travers quelques projets passionnants d’avions électriques qui ont marqué ces dix dernières années …
L’avion électrique : une prise de conscience
Les moteurs électriques existent depuis bien plus longtemps qu’on n’imagine souvent. Déjà, au début du XXe siècle, les automobiles à moteurs électriques étaient bien connues pour leurs qualités remarquables : elles étaient silencieuses et n’émettaient aucune substance. Se mouvoir à l’aide de l’électricité était aussi une façon de rechercher une forme de pureté : celle qu’on ressent en l’absence de vibrations et de nuisances sonores. Mais les avantages du pétrole allaient mettre un terme au développement des automobiles électriques. Les lobbies pétroliers et les concepteurs de voitures s’accordaient à dire que le pétrole était de loin la solution la plus intéressante, aussi financièrement que techniquement.
Le réchauffement climatique et les problématiques environnementales ont depuis remis l’électrique au goût du jour. On sait qu’aujourd’hui, se mouvoir à l’électricité peut être bénéfique pour la planète, à condition que l’électricité soit produite « durablement ». Depuis près de 15 ans, des pionniers de l’ingénierie aéronautique ont pensé que cette alternative pourrait trouver une application concrète dans le domaine aérospatial. Après tout, voler en électrique, n’est-ce pas le summum de la pureté ?
Des pionniers de l’aviation électrique
La société Pipistrel, basée en Slovénie, commercialise depuis 2011 son premier motoplaneur électrique, le Taurus. Doté d’un petit moteur de 29 chevaux, il fait le bonheur des propriétaires qui souhaitent voler à moindres frais et dans le pur respect de la philosophie du planeur : faible bruit et simplicité. Depuis 2015, l’avionneur slovène commercialise un autre appareil électrique, l’Alpha Electro. Il s’agit d’un ULM initialement tracté par un moteur à cylindre qui a subi des modifications pour pouvoir accueillir moteur électrique et batteries. En Allemagne, PC Aero avec son Elektra One, fait aussi figure de précurseur dans le domaine de l’aviation électrique. Son avion est aujourd’hui l’avion électrique le plus performant vendu sur le marché : avec une masse à vide de 100 kg, plus 100 kg de batteries et des panneaux solaires, il peut voler pendant trois heures à une vitesse de croisière d’au moins 140 km/h. De son côté, Airbus développe l’E-fan avec une ambition bien précise : offrir aux futurs aéroclubs la possibilité de voler exclusivement avec des avions électriques. L’avion n’est encore qu’au stade expérimental, mais les prévisions portent à croire que le projet pourrait aboutir avant 2020.
En 2016, ces industriels qui ont décidé de faire le pari de l’avion électrique sont en quelques sortes des pionniers, tant le défi technique et commercial est complexe. Pour exemple, l’équipe du projet Elektra One a dû subir la perte d’un prototype et se battre pendant 3 années avant de voir le projet aboutir. Nombreuses sont les embûches sur le chemin qui mène à la certification d’un avion électrique … Si tant est que le pays où l’on souhaite certifier l’avion dispose d’une réglementation adaptée : aujourd’hui, seuls 6 états surTerre autorisent le vol des avions électriques (dont font partie la France, les Etats-Unis et la Chine).
En plus des difficultés réglementaires, de nombreuses contraintes techniques ralentissent aujourd’hui le développement des aéronefs motorisés par l’électricité. La principale source d’inconvénient réside au niveau du stockage de l’énergie. A titre d’exemple, un kilo d’essence peut potentiellement générer 12 000 Wh, tandis qu’un kilo de batterie Lithium-Ion ne peut en générer que 150, soit 80 fois moins. Les avions électriques, aussi fins et aérodynamiquement aboutis qu’ils puissent être, ne peuvent pas aujourd’hui prétendre surpasser leurs concurrents à essence en termes de performances. C’est ce qui bride le marché de l’électrique.
Le transport civil en électrique : pour bientôt ?
Les seuls aéronefs électriques commercialisés actuellement concernent le marché de l’aviation légère. La technologie n’est pas encore assez « mature » et le rendement énergétique des batteries trop faible pour que les avions de transport commercial puissent en être équipés. Mais quelques laboratoires et industriels travaillent déjà sur des projets qui ouvrent la voie d’un transport aérien plus vert.
Le premier d’entre eux est le célèbre organisme américain, la NASA, qui s’est associé avec le premier fabricant d’avions légers européen Tecnam pour concevoir le X-57 Maxwell. Basé sur un Tecnam P2006T, ce démonstrateur servira à étudier une configuration aérodynamique peu ordinaire formée par une aile comprenant 14 moteurs électriques de petite dimension. Les études devront valider les prévisions théoriques, selon lesquelles l’avion devrait consommer jusqu’à 5 fois moins d’énergie qu’un équivalent à essence. L’objectif majeur qui motive les porteurs d’un tel projet est de démontrer que l’utilisation de technologies avancées en électrique pourra aboutir à une réduction significative des émissions, de la consommation et des nuisances et ainsi favoriser leur introduction dans le domaine de l’aviation de transport civil.
A Toulouse cette fois, le laboratoire de recherche aérospatiale français (l’ONERA) développe une solution basée sur un constat simple : les technologies conventionnelles actuelles ont atteint un niveau de développement tel qu’il faut désormais envisager des ruptures dans notre façon de voir le transport aérien de demain. Selon les chercheurs, il faut penser à une nouvelle façon de voler et à des avions fondamentalement différents. Moins vite, moins de distance, plus haut, moins de passagers : telle est la vision du futur transport régional pour ceux qui travaillent sur le projet d’avion électrique de l’ONERA. Le transport à la demande en avion dans une société où l’on veut se déplacer toujours plus vite devrait émerger d’ici plusieurs années et faire apparaître une demande pour un avion silencieux, économique et sûr. Pour cela, plusieurs solutions : combiner les technologies des batteries au lithium-ion et des piles à hydrogène, réinventer la répartition de la propulsion sur une aile et développer des solutions de gestion automatique de la distribution énergétique. L’ONERA ambitionne de mettre au point un concept d’avion révolutionnaire dont les caractéristiques apportent des réponses à nos interrogations quant au transport de demain.
En ce qui concerne les grands industriels, on sait qu’Airbus s’est déjà consacré à l’avant-projet d’un avion hybride, qui pourrait voir le jour d’ici 20 ou 30 ans. Bien que conscient de l’ampleur du défi que constitue la commercialisation d’un avion de transport électrique voire hybride, le président du groupe a laissé entendre que dans 30 ans, des avions de ligne de ce type pourraient être certifiés. Il s’agirait d’une première dans le monde de l’aviation …
Le développement de la motorisation électrique à bord des avions légers ouvre la voie au transport civil écologique. Ces avions légers sont en quelques sortes des démonstrateurs de l’aviation verte de demain et ils permettent d’espérer que les premiers vols commerciaux à bord d’avions électriques ou hybrides ne relèvent pas de l’impossible, mais bien de l’avenir !
Loick Laroche-Joubert pour AeroMorning, à Tainan, République de Chine