Quels sont les avions électriques d’aujourd’hui et de demain ? Quelles solutions pour protéger l’environnement ?
À l’heure de la crise écologique, le secteur des transports est en constante évolution afin de trouver des solutions moins polluantes. Après les automobiles et les bateaux électriques, c’est au tour des avions et des jets privés d’être alimentés par des énergies plus respectueuses de l’environnement. En 2016, Solar Impulse 2 terminait son tour du monde après deux ans de vol à l’énergie solaire. Aujourd’hui, l’énergie électrique est au coeur de tous les débats.
L’électrique apparaît dans l’aviation dès les années 1881, avec la présentation par les frères Tissandier d’un modèle de dirigeable comprenant une hélice entraînée par de l’électricité. Les avions électriques sont développés dès la fin de la Première Guerre Mondiale mais sans grand succès ; ils ne sont pas assez puissants.
Un siècle plus tard, des géants de l’aviation et des visionnaires, tel que Elon Musk, construisent les avions du futur. Ce sont des avions électriques pour la plupart, mais qui font aussi appel à des technologies nouvelles et nous incitent à penser l’aviation autrement.
Les avions électriques d’aujourd’hui
Un moteur électrique étant plus petit qu’un moteur fonctionnant au kérosène, les aéronefs qui voient le jour ont des designs parfois révolutionnaires.
- L’Alpha Electro, du fabriquant slovène Pipistrel, possède un moteur électrique quatre fois plus léger qu’un moteur classique, tout en étant deux fois plus silencieux. C’est le seul avion électrique au monde actuellement produit en série, commercialisé depuis 2017. Ses batteries lithium polymère sont rechargeables en 45 minutes, pour une autonomie de 50 minutes. L’avion biplace est utilisé pour la formation des pilotes.
- L’avion électrique Bristell Energic a réalisé son premier vol avec succès en 2019. Son système de propulsion électrique est conçu par H55, un spin-off de Solar Impulse. Son autonomie est aux alentours d’une heure, ce qui le destine également aux écoles d’aviation pour la formation des pilotes.
- Alice est un avion 100% électrique de la startup israélienne Eviation, présenté au Salon du Bourget en 2019. Il promet le transport de neuf passagers et de deux membres de l’équipage à 450 km/h, pour des vols en 2022. Son autonomie est de 1000 kilomètres, ce qui lui permet de parcourir des distances telles que Paris-Nice ou Londres-Genève. Il possède un moteur électrique Magnix et une batterie qui fait pour l’instant 60% de son poids total. Suite à une explosion en vol en janvier 2020, le prototype est actuellement en cours de finalisation.
- City Airbus est un taxi volant à quatre places, issu d’une collaboration entre Airbus, la RATP et le Groupe ADP. C’est un appareil hybride complètement électrique et à faible niveau sonore, qui peut décoller et atterrir à la verticale. Il est destiné aux déplacements urbains entre les centre villes et les aéroports et pourrait être prêt pour les JO de 2024. Lilium développe également un drone taxi ultra-moderne. Par ailleurs, d’autres compagnies, comme Uber, travaillent sur des prototypes d’avions eVTOL (electric vertical take-off and landing).
- Airbus, qui avait commencé à développer l’E-fan en 2014, s’est retiré du projet en 2017 au profit de l’E-fan X, qui utilise l’hybridation. Cette technologie vise à coupler un moteur thermique, dont le rendement est très important, avec un moteur électrique. En collaboration avec Rolls-Royce et Siemens, Airbus a pour objectif de faire voler le premier avion de ligne hybride en 2021.
- La NASA travaille de plus sur des avions électriques court-courriers. La première version du Mod IV, le X-57, a été présentée début 2020. La version finale possèdera quatorze moteurs, deux grandes hélices aux extrémités et six petites hélices fixées sur ses ailes, qui serviront uniquement au décollage et à l’atterrissage. Il pourra voler à une vitesse de 276 km/h et atteindre les 4200 mètres d’altitude.
Enfin, le RX1E chinois de Liaoning General Aviation, l’avion hybride de Zunum Aero ou encore l’eVTOL de Cora figurent également parmi les nombreux exemples d’avions électriques toujours en développement.
Le défi aujourd’hui
De nombreux vols régionaux ont donc déjà été effectués à l’aide de moteurs électriques. Cependant, il ne s’agit en général que de petits avions sur de courtes distances. Le défi aujourd’hui est de faire voler des appareils de plus en plus gros sur de longues distances.
Le moteur d’un avion s’alimente avec une énergie colossale et les batteries électriques ne sont pas suffisantes. Un kilogramme de kérosène transporte en effet 48 fois plus d’énergie que des batteries. Ce facteur peut être réduit avec certaines avancées mais le transport des batteries rend également l’avion plus lourd durant tout le trajet, ce qui nécessite plus de propulsion. Ce n’est pas le cas du kérosène, consommé au cours du vol.
Enfin, la révolution électrique ne concerne pas uniquement la propulsion d’un avion ; elle permet également de doter les roues de l’appareil de moteurs électriques, par exemple. Cette pratique, appelée Electric Taxiing, permet de réduire la consommation en kérosène, les émissions et les coûts associés aux phases de roulage de l’avion.
Les avions électriques du futur
De nombreux prototypes sont en cours, financés par des groupes aéronautiques majeurs et des plus petites startups. L’une des solutions pour transporter plus de batteries électriques et voler plus longtemps est de créer des avions avec des matériaux plus légers. En 2050, les avions seront donc bien différents de ceux que nous avons l’habitude voir aujourd’hui.
Quelques exemples:
- Easyjet travaille avec le constructeur américain Wright Electric sur un avion 100% électrique pour 2030. Des essais auront lieu en 2023 ; les vols, de moins d’une heure, devraient couvrir des distances telles que Londres-Amsterdam, Paris-Genève ou encore Lyon-Bordeaux. Le Wright 1 a pour objectif le transport de 186 passagers.
- Transcend Air Vy 400, un appareil hybride entre un avion et un hélicoptère qui est capable d’atteindre une vitesse de croisière de 650 km/h, proposera ses premiers vols commerciaux dès 2024 aux États-Unis.
- Selon Elon Musk, l’avion supersonique représente le futur de l’aviation. L’avion du constructeur Boom Supersonic devrait prendre son envol en 2020, et le X-59 de la NASA en 2021. Cependant, son impact sur l’environnement est tel qu’il y a peu de chance qu’il se généralise pour le moment.
Le biomimétisme
Un autre processus d’innovation est le biomimétisme ; c’est une ingénierie qui vise à s’inspirer de la nature pour améliorer les avions actuels. Airbus a par exemple dessiné l’avion régional Bird of Prey à partir d’ailes d’aigle et de faucon car ils sont capables de voler vite et longtemps. Il comporte également des plumes déformables réalisées en matériaux composites. Il ne verra sans doute jamais le jour mais a contribué a faire émerger de nouvelles idées et à penser l’aviation autrement.
Airbus a présenté un nouvel avion futuriste en 2020, le Maverick. Sa structure en forme de triangle pourrait économiser jusqu’à 20% de carburant par rapport aux avions monocouloirs actuels.
De plus, la NASA travaille sur un nouveau type d’aile construite à partir de milliers de pièces qui s’emboitent, afin de pouvoir changer de forme en vol.
Le retour du dirigeable
Le dirigeable pourrait bien faire son grand retour. Cette invention d’un siècle et demi est en effet en accord avec les défis de notre siècle. Modernisé, il aurait de nombreux atouts : il est respectueux de l’environnement (consommant dix fois moins qu’un avion), il peut accéder à des zones isolées et sans infrastructure et il peut transporter des charges de plusieurs centaines de tonnes. L’entreprise britannique Varialift poursuit l’objectif de lancer une flotte de dirigeables destinés au transport lourd de fret. Trois modèles sont actuellement en construction dans un site près de Châteaudun, en France. Propulsés à l’hélium, ils ne consommeront à charge égale que 15% du carburant nécessaire à un avion.
L’entreprise française Flying Whales compte également commercialiser dès 2023 un dirigeable géant en forme de baleine qui sera conçu pour consommer et polluer cinquante fois moins qu’un avion. Les dirigeables seront dans un premier temps utilisés pour le transport de bois provenant de zones inaccessibles.
L’aviation sera-t-elle plus respectueuse de l’environnement ?
La concurrence internationale accélère le développement de prototypes. Cependant, faire certifier un nouveau type d’avion prend des années et certaines réglementations constituent un obstacle.
La plupart des pays développent l’électrisation de leurs appareils, ce qui contribue à diminuer leurs émissions. La Norvège souhaite même que l’ensemble de ses vols intérieurs soient 100% électriques d’ici 2040.
Cependant, et comme le précise Safran dans en dossier de presse en 2019, l’aviation ne sera jamais 100% électrique, en particulier en ce qui concerne les avions long-courriers. Si de nombreux vols régionaux sont aujourd’hui rendus possibles, il faudrait une véritable révolution technologique pour que les batteries puissent fournir la puissance dont les avions de ligne ont besoin. Le rapport explique également que ce sont les vols de plus de 1000 kilomètres des avions de ligne qui malheureusement sont à l’origine de plus de 80% des émissions de CO2. Il faudrait de plus trouver un moyen de recycler les batteries. Néanmoins, d’autres solutions viennent complémenter l’électrique.
Quelles solutions écologiques ?
- L’énergie solaire pourrait remplacer les batteries pour alimenter le moteur électrique. Le monoplace Solar Impulse 2 a ainsi parcouru 42 000 kilomètres alimenté grâce à 22 000 cellules photovoltaïques. SolarStratos est son successeur ; ce biplace suisse est actuellement en cours de développement.
- Un avion plus « vert » passera par une combinaison de facteurs : des moteurs thermiques moins gourmands, des carburants alternatifs qui associent biocarburants et carburants de synthèse, etc. Les biocarburants sont déjà utilisés sur certains vols court-courriers, mais leur utilisation augmente dans le même temps la déforestation.
- En France, la maintenance prédictive permet de faire des économies de carburant. Air France utilise ainsi son logiciel Prognos pour suivre la maintenance de ses avions. Dans le même temps, la clean-tech toulousaine OpenAirlines propose aux compagnies des solutions innovantes de gestion de leur carburant. Son logiciel SkyBreathe leur permet d’économiser jusqu’à 5 % de kérosène par vol.
- Une autre piste intéressante consiste à rallonger les ailes des avions, ce qui permet de réduire la force de leur traînée et donc de moins consommer. Le 777X de Boeing est ainsi construit avec des ailes plus longues et des extrémités repliables pour ne pas que cela pose problème.
- Le démantèlement et recyclage des avions est également un sujet de recherche. Par conséquent, le groupe Suez a développé la technologie XCrusher afin de valoriser les fibres carbone présentes dans les avions.
- L’avion à hydrogène est quant à lui un projet ambitieux mais qui ne sera pas concrétisé avant de nombreuses années. Aucun industriel ne s’est réellement penché sur le sujet car un avion à hydrogène nécessiterait des réservoirs quatre fois plus volumineux que pour des appareils à kérosène, et une quantité d’énergie électrique très importante. Il faudrait repenser toute l’architecture de l’avion pour qu’il puisse transporter des passagers.
- Enfin, le programme CORSIA vise à maintenir les émissions de carbone constantes à partir de 2020, en obligeant les exploitants signataires à acheter des crédits carbone. Adopté en 2016, il fonctionne sur volontariat jusqu’en 2026. Son efficacité est cependant critiquée.
En conclusion, l’aviation du futur est multiforme et combine plusieurs technologies. Alors que les avions et jets privés électriques sont en pleine mutation et croissance, les avions écologiques sont quant à eux plus difficiles à concevoir.
AEROAFFAIRES espère très vite pouvoir vous proposer la location des prochains avions électriques. En attendant, notre initiative SkyCo2 vous permet de compenser 100% des émissions de CO2 générées par vos en soutenant un projet de reforestation.
