Tout savoir sur l’avion à hydrogène : le futur de l’aviation durable ?

D’ici 2050, l’aviation d’affaires, et l’aviation de manière générale, auront pour but d’arriver à la neutralité carbone. 

Dans cette démarche d’aviation durable, de nombreuses solutions sont en cours telles que l’utilisation de biocarburants dits SAF, ou encore des modèles d’avions et appareils électriques tels que le Volocopter, l’avion électrique Alice ou encore le CityAirBus. 

Cependant une autre alternative est en cours de projet chez de nombreux constructeurs aéronautiques, il s’agit des avions à hydrogène. 

AEROAFFAIRES vous présente cette autre solution pour une aviation zéro émission.

Qu’est ce que l’hydrogène et comment est-il utilisé en aviation ?

Décarboniser le secteur aérien c’est l’optique des constructeurs aéronautiques d’ici 2050. L’hydrogène est une solution à long terme qui est en cours d’études à ce jour. Mais alors l’hydrogène, qu’est ce que c’est ? Quels sont ses avantages ?

L’hydrogène, c’est un des 2 éléments qui forment de l’eau. C’est d’ailleurs l’élément le plus léger sur Terre (faisant partie du tableau périodique). Il est présent notamment dans les points d’eau, les lacs, océans, et même dans l’atmosphère.

Comment cela fonctionne ? L’hydrogène est brulé dans les turbines à gaz du moteur au niveau de chambres de combustion. Puis, grace à une pile à combustible, l’énergie dégagée se transforme alors en énergie électrique qui alimente ensuite le moteur.

Au sein de l’avion, l’hydrogène peut être stockée sous forme gazeuse ou liquide à -235 degrés. Comme il dispose d’une faible densité par rapport au kérosène actuel, les structures des avions pourront être modifiées dans le futur. 

Enfin, l’hydrogène ne pollue pas car les emissions dégagées ne sont que de la vapeur d’eau, c’est donc une opportunité à saisir pour atteindre le zéro emissions d’ici 2050.

Quelles différences entre l’hydrogène vert, bleu et gris ? 

Avoir une bonne compréhension des types d’hydrogène est essentiel pour évaluer leur impact environnemental. En effet, tous ne sont pas produits de la même manière :

• Hydrogène gris
  • Produit à partir de gaz naturel ou de charbon via un procédé appelé vaporeformage.
  • Émet une grande quantité de CO₂, ce qui en fait la forme la plus polluante.
• Hydrogène bleu
  • Produit selon la même méthode que le gris, mais avec captage et stockage du CO₂ émis.
  • Moins polluant que le gris, mais toujours dépendant d’énergies fossiles.
• Hydrogène vert
  • Issu de l’électrolyse de l’eau à l’aide d’énergies renouvelables (solaire, éolien).
  • Ne génère aucune émission directe de CO₂, véritablement propre et durable.

Seul l’hydrogène vert est réellement compatible avec les objectifs d’une aviation durable. C’est vers ce type que se tournent Airbus et d’autres acteurs majeurs du secteur aéronautique.

Avion à hydrogène vs avion électrique : quelles différences ?

Les deux technologies visent la décarbonation du transport aérien, mais elles reposent sur des principes et des usages différents. Voici un comparatif clair des principales distinctions :

Avion à hydrogène

• Utilise de l’hydrogène comme source d’énergie (brûlé dans un moteur ou transformé en électricité via une pile à combustible).
• Offre une autonomie moyenne à élevée, particulièrement adaptée aux vols régionaux et futurs long-courriers.
• Le carburant est rechargé par remplissage des réservoirs, un processus plus rapide que la recharge de batteries.
• Dispose d’une meilleure charge utile que l’électrique, car moins pénalisé par le poids du carburant.
• Cible les vols commerciaux, les jets privés et les lignes interrégionales.

Avion électrique

• Fonctionne grâce à des batteries électriques rechargeables.
• Offre une autonomie faible à moyenne, limitée par la densité énergétique des batteries.
• Nécessite un temps de recharge long, ce qui limite la fréquence des rotations.
• A une charge utile limitée à cause du poids des batteries embarquées.
• Principalement utilisé pour des avions légers, des taxis aériens ou des vols courts intra-urbains.
  

En termes simples, l’avion à hydrogène est plus adapté aux longues distances et à une montée en puissance commerciale, tandis que l’avion électrique est aujourd’hui réservé à la mobilité aérienne de courte portée.

Quels sont les avantages et limites actuelles de l’avion à hydrogène ?

Les avantages

• Zéro émission directe (uniquement de la vapeur d’eau)
• Excellente densité énergétique massique
• Adapté aux vols régionaux et moyen-courriers
• Compatible avec une production renouvelable

Les limites actuelles 

Malgré son potentiel, l’avion à hydrogène fait face à des obstacles importants :

• Infrastructure mondiale inexistante ou limitée : très peu d’aéroports sont équipés.
• Stockage cryogénique complexe : -253°C pour l’hydrogène liquide.
• Sécurité : l’hydrogène est hautement inflammable, nécessitant des normes très strictes.
• Coût élevé : technologie et matériaux spécialisés encore coûteux.
• Poids et volume : les réservoirs occupent plus d’espace que le kérosène.
• Production verte limitée : la majorité de l’hydrogène mondial reste « gris ».

L’avion à hydrogène présente un excellent potentiel écologique, mais il reste encore de nombreux défis technologiques et logistiques à relever.

Quels pays investissent dans l’aviation à hydrogène ?

De nombreux gouvernements et industriels dans le monde investissent massivement pour développer une aviation alimentée à l’hydrogène. Voici les initiatives majeures par pays :

• 🇫🇷 France
  • Programme Airbus ZEROe
  • Développement du jet privé hydrogène Beyond Aero
  • Soutien gouvernemental via le plan Hydrogène national
• 🇩🇪 Allemagne
  • Participation au projet HY4
  • Investissements de Lufthansa Technik
  • Coopération technologique étroite avec Airbus
• 🇺🇸 États-Unis
  • Projets de moteurs hydrogène chez Pratt & Whitney
  • Déploiement de solutions modulaires par Universal Hydrogen
  • Recherche sur l’aviation décarbonée chez Boom Supersonic
• 🇯🇵 Japon
  • Développement d’infrastructures via Kawasaki Heavy Industries
  • Feuille de route gouvernementale pour l’hydrogène dans l’aviation régionale
• 🇬🇧 Royaume-Uni
  • Leadership de ZeroAvia sur les petits avions à hydrogène
  • Recherche avancée chez Rolls-Royce
  • Financement de projets régionaux à faibles émissions
    

L’Europe, les États-Unis et le Japon sont aujourd’hui les moteurs principaux de l’innovation hydrogène dans l’aéronautique mondiale.

Les différents projets d’appareils et jets privés à l’hydrogène

De nombreux professionnels du monde de l’aéronautique se penchent sur cette alternative à l’utilisation du kérosène. Avoir en ligne de mire l’aviation durable est nécessaire et divers projets voient le jour au fur et à mesure. 

Récemment par exemple, les sociétés GE Aviation et Safran se sont associées à Airbus pour tester un moteur propulsé à l’hydrogène. 

Mais encore, Beyond Aerospace, une société aéronautique originaire de Toulouse fondée en 2020 prévoit la création d’un jet privé alimenté à l’hydrogène après avoir fait des levées de fond il y a peu.

AEROAFFAIRES vous présente d’autres projets autour de l’hydrogène dans le domaine de l’aéronautique.

1. Airbus et son programme d’avions ZEROe

Airbus collabore à ce jour avec plusieurs motoristes qui équipent ses appareils. Pratt & Whitney, CFM International ou encore Safran et General Electric. Airbus dévoile peu à peu des projets d’avions à hydrogène. 

Notamment avec ses 3 différents concepts appelés ZEROe, pour zéro émission. L’avionneur souhaite d’ici 2035 mettre en vol des avions alimentés totalement en hydrogène et donc neutres en émissions de CO2.

A l’heure actuelle Airbus est en phase de test sur un A380. D’ici 2025 l’avionneur met en place un dispositif afin d’alimenter un des 4 moteurs de l’avion en hydrogène. 

Effectivement, pour le moment, l’A380 sur le banc d’essai est équipé d’un 5ème moteur qui lui fonctionne à l’hydrogène. 4 réservoirs totalisant 400 kg d’hydrogène sont disposés à proximité et à l’arrière de l’avion afin d’alimenter en hydrogène liquide le moteur soumis aux tests. 

Le projet selon l’avionneur  « définira les spécifications du système de propulsion à hydrogène, supervisera les essais en vol et fournira l’A380 banc d’essais qui permettra de tester le moteur à hydrogène en phase de croisière« . 

Les 4 autres moteurs disposés sous les ailes fonctionneront encore normalement durant les phases de test du réacteur à l’hydrogène.

Crédit Photo : Airbus

2. Pratt & Whitney et son moteur à l’hydrogène

Ce n’est pas si récent que cela que le motoriste américain se penche sur l’hydrogène. Effectivement, ce dernier avait déjà évoqué la possibilité de créer des appareils alimentés avec de l’hydrogène dès 1957. La société américaine fut l’une des premières à exploiter ce secteur et tester les possibilités qu’offrent l’hydrogène.

A ce jour, Pratt & Whitney dévoile travailler sur un nouveau futur moteur à hydrogène qui équipera avions et jets privés par la suite. Par ailleurs, l’entreprise aéronautique travaille déjà main dans la main avec des avionneurs, notamment Airbus. 

En effet, ce dernier fournit environ 35% des moteurs du modèle Airbus A320 Neo ainsi que l’intégralité des moteurs du modèle A220 du constructeur. L’idée de Pratt & Whitney est de confectionner alors un moteur capable d’utiliser de l’hydrogène liquide remplaçant alors le kérosène utilisé d’origine. 

Par ailleurs, pour aller plus loin, il prévoit aussi la récupération de la vapeur d’eau produite par l’hydrogène, lors de son processus de combustion. Le futur du « Zero Emission » est en route !

3. Des partenariats pour équiper les aéroports en hydrogène

Des géants du domaines aéronautiques s’associent d’ores et déjà pour proposer l’installation d’hydrogène dans des aéroports. C’est le cas avec Air liquide, Airbus et Vinci Airports qui s’associent pour évoluer dans cette transition de l’aviation durable. 

Ils annoncent un plan sur une dizaine d’années afin d’aider les aéroports et les structures à être fourni en hydrogène. Le premier aéroport pilote à en bénéficier est celui de Lyon-Saint Exupéry. Il recevra en 2023 des points de distribution d’hydrogène gazeux. 

En premier lieu, ce dernier sera destiné à alimenter les appareils terrestres tels que les véhicules de pistes ou machines de manutention par exemple. 

Par la suite et jusqu’en 2030, ces bornes de distribution seront destinées à alimenter les avions en hydrogène liquide.

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