Le démonstrateur de pile à combustible à hydrogène d'Universal Hydrogen a effectué son vol inaugural à Moss Lake, dans l'État de Washington, la semaine dernière. Ce vol d'essai a duré 15 minutes et a atteint une altitude de 1 060 mètres. La plateforme d'essai est basée sur le Dash8-300, le plus grand avion à pile à combustible à hydrogène au monde.
L'avion, surnommé Lightning McClean, a décollé de l'aéroport international du comté de Grant (KMWH) à 8h45 le 2 mars et a atteint une altitude de croisière de 1 060 mètres 15 minutes plus tard. Ce vol, basé sur un certificat de navigabilité spécial de la FAA, est le premier d'une série de vols d'essai de deux ans qui devrait se terminer en 2025. L'avion, issu d'un avion régional ATR 72 converti, ne conserve qu'un seul moteur à turbine à combustible fossile d'origine pour des raisons de sécurité, les autres étant propulsés à l'hydrogène pur.
Universal Hydrogen vise à ce que ses vols régionaux soient entièrement alimentés par des piles à combustible à hydrogène d'ici 2025. Lors de cet essai, un moteur alimenté par une pile à combustible à hydrogène propre n'émet que de l'eau et ne pollue pas l'atmosphère. S'agissant d'essais préliminaires, l'autre moteur fonctionne toujours au carburant conventionnel. Il existe donc une différence importante entre les moteurs gauche et droit, notamment en termes de diamètre et de nombre de pales. Selon Universal Hydrogen, les avions alimentés par des piles à combustible à hydrogène sont plus sûrs, moins coûteux à exploiter et ont un faible impact sur l'environnement. Leurs piles à combustible à hydrogène sont modulaires et peuvent être chargées et déchargées via les installations de fret existantes de l'aéroport, ce qui permet à l'aéroport de répondre aux besoins de ravitaillement des avions à hydrogène sans modification. En théorie, des avions plus gros porteurs pourraient faire de même, les turboréacteurs alimentés par des piles à combustible à hydrogène devant être mis en service d'ici le milieu des années 2030.
Paul Eremenko, cofondateur et PDG d'Universal Hydrogen, estime que les avions de ligne devront fonctionner à l'hydrogène propre d'ici le milieu des années 2030, faute de quoi l'industrie devra réduire ses vols pour atteindre les objectifs d'émissions obligatoires. Il en résulterait une forte hausse du prix des billets et une difficulté à en obtenir un. Il est donc urgent de promouvoir la recherche et le développement d'avions à énergie nouvelle. Mais ce premier vol offre aussi un certain espoir pour l'industrie.
La mission a été menée par Alex Kroll, ancien pilote d'essai expérimenté de l'US Air Force et pilote d'essai principal de l'entreprise. Il a déclaré que lors de la deuxième tournée d'essai, il avait pu voler entièrement avec des générateurs à pile à combustible à hydrogène, sans recourir à des moteurs fossiles primitifs. « L'avion modifié offre d'excellentes performances de vol et le système d'alimentation à pile à combustible à hydrogène produit nettement moins de bruit et de vibrations que les moteurs à turbine conventionnels », a déclaré M. Kroll.
Universal Hydrogen a reçu des commandes de plusieurs dizaines de passagers pour des jets régionaux à hydrogène, notamment de Connect Airlines, une compagnie américaine. John Thomas, directeur général de l'entreprise, a qualifié le vol de Lightning McClain de « point de départ de la décarbonation de l'industrie aéronautique mondiale ».
Pourquoi les avions à hydrogène sont-ils une option pour réduire les émissions de carbone dans l’aviation ?
Le changement climatique met en péril le transport aérien pour les décennies à venir.
Selon le World Resources Institute, un groupe de recherche à but non lucratif basé à Washington, l'aviation émet seulement un sixième de dioxyde de carbone par rapport aux voitures et aux camions. Pourtant, les avions transportent beaucoup moins de passagers par jour que les voitures et les camions.
Les quatre plus grandes compagnies aériennes (American, United, Delta et Southwest) ont augmenté leur consommation de carburant de 15 % entre 2014 et 2019. Cependant, malgré la mise en production d'avions plus efficaces et à faibles émissions de carbone, le nombre de passagers est en baisse depuis 2019.
Les compagnies aériennes se sont engagées à devenir neutres en carbone d’ici le milieu du siècle, et certaines ont investi dans des carburants durables pour permettre à l’aviation de jouer un rôle actif dans le changement climatique.
Les carburants durables (SAF) sont des biocarburants fabriqués à partir d'huile de cuisson, de graisse animale, de déchets municipaux ou d'autres matières premières. Ce carburant peut être mélangé à des carburants conventionnels pour alimenter des réacteurs et est déjà utilisé lors de vols d'essai et même sur des vols réguliers de passagers. Cependant, le carburant durable est cher, environ trois fois plus cher que le kérosène conventionnel. À mesure que les compagnies aériennes achètent et utilisent des carburants durables, les prix continueront d'augmenter. Les défenseurs de cette technologie militent en faveur de mesures incitatives, telles que des allégements fiscaux, pour stimuler la production.
Les carburants durables sont considérés comme une solution transitoire permettant de réduire les émissions de carbone en attendant des avancées plus significatives, comme les avions électriques ou à hydrogène. En réalité, ces technologies pourraient ne pas être largement utilisées dans l'aviation avant 20 ou 30 ans.
Les entreprises tentent de concevoir et de construire des avions électriques, mais la plupart sont de petits avions ressemblant à des hélicoptères qui décollent et atterrissent verticalement et ne peuvent transporter qu'une poignée de passagers.
Construire un grand avion électrique capable de transporter 200 passagers – l'équivalent d'un vol standard de taille moyenne – nécessiterait des batteries plus puissantes et des temps de vol plus longs. Selon cette norme, les batteries devraient peser environ 40 fois le poids du kérosène pour être complètement chargées. Mais les avions électriques ne verront pas le jour sans une révolution technologique dans le domaine des batteries.
L'hydrogène est un outil efficace pour réduire les émissions de carbone et joue un rôle essentiel dans la transition énergétique mondiale. Son principal avantage par rapport aux autres sources d'énergie renouvelables réside dans sa capacité à être stocké à grande échelle et au fil des saisons. Parmi ces sources, l'hydrogène vert est le seul moyen de décarboner profondément de nombreux secteurs, notamment la pétrochimie, la sidérurgie, la chimie et le transport, notamment l'aviation. Selon la Commission internationale sur l'énergie hydrogène, le marché de l'hydrogène devrait atteindre 2 500 milliards de dollars d'ici 2050.
« L'hydrogène en lui-même est un carburant très léger », a déclaré à l'Associated Press Dan Rutherford, chercheur sur la décarbonation des voitures et des avions au Conseil international pour un transport propre, un groupe environnemental. « Mais il faut de grands réservoirs pour stocker l'hydrogène, et le réservoir lui-même est très lourd. »
Par ailleurs, la mise en œuvre de l'hydrogène carburant présente des inconvénients et des obstacles. Par exemple, de nouvelles infrastructures massives et coûteuses seraient nécessaires dans les aéroports pour stocker l'hydrogène gazeux refroidi sous forme liquide.
Rutherford reste néanmoins prudemment optimiste quant à l'hydrogène. Son équipe estime que les avions à hydrogène pourront parcourir environ 3 400 kilomètres d'ici 2035.
Date de publication : 16 mars 2023