Voler sans augmenter son empreinte carbone est un objectif à portée de main. Airbus et Embraer travaillent d'arrache-pied pour que les premiers passagers embarquent en 2035. Des équipes d'ingénieurs systèmes d'Airbus travaillent actuellement sur un système de propulsion capable de convertir l'hydrogène liquide en électricité et de faire tourner un moteur et ce de manière beaucoup moins polluante que les moteurs actuels. Le cœur du système est constitué de piles à hydrogène.

Crédit image © par futura-sciences, L'A380 plus, une version améliorée.

D'ici 2026, Airbus, en collaboration avec le motoriste CFM International, entend installer sur l'A380 ses prototypes « système de propulsion » qui pourrait être soit une pile à combustible alimentant un moteur électrique, soit une turbine à gaz convertissant l'Hydrogène au lieu du Kérosène. Son utilisation dans l'aviation commerciale pose encore de nombreux défis techniques, notamment la nécessité de stocker ce gaz à très basse température (-235°C) et haute pression dans des réservoirs sphériques. De plus, l'hydrogène mettra les pièces mécaniques à rude épreuve, car il brûle à une température beaucoup plus élevée. Un défi de plus pour un secteur soumis à des règles drastiques de certification et de sécurité.

Les piles à combustible n'émettent que de l'eau lorsqu'elles transforment l'hydrogène en électricité, mais la puissance des moteurs à hélice qu'elles alimentent est limitée. Une turbine à gaz alimentée à l'hydrogène est plus puissante, mais elle est aussi plus polluante, car la combustion de l'hydrogène émet des oxydes d'azote, qui contribuent au changement climatique. Les deux technologies sont en cours d'évaluation afin de déterminer leur potentiel pour l'aviation, et un choix sera fait en fonction des résultats.

Airbus prévoit de tester ces systèmes dans les airs de 2026 à 2028, dans des conditions de vol réelles. Une fois la technologie choisie, Airbus lancera en 2028 la conception d'un véritable avion à hydrogène, avec 100 passagers et une autonomie d'environ 2 000 km, caractéristiques que les ingénieurs de l'entreprise jugent réalistes avec la technologie actuelle. Si tout se passe comme prévu, le premier avion à hydrogène d'Airbus devrait entrer en service en 2035.

Le constructeur brésilien Embraer compte également lancer ses premiers avions à hydrogène en 2035, selon ce que la compagnie a révélé cette semaine, mais ceux-ci seront plus petits, avec 19 à 30 places, et une autonomie plus restreinte, environ 370 km.

Crédit image © par planespotters, N772ET Boeing Boeing 777-2J6.

Boeing a également investi dans l'hydrogène (son petit démonstrateur biplace a volé pour la première fois en 2008). Pour l'instant, cependant, la compagnie américaine n'a toujours pas annoncé d'avion, elle se concentre plutôt sur les carburants d'aviation durables (plus connus sous l'acronyme anglais SAF, mieux connus sous l’acronyme anglais SAF, sustainable aviation fuels) pour réduire ses émissions. Ces carburants de synthèse (qui font aussi partie de la stratégie de décarbonation d'autres industriels) peuvent être produits, par exemple, à partir d'huiles alimentaires usagées, ou de CO2 émis par les usines ; ce CO2 est capté à la source, dans des cheminées industrielles, et recombiné chimiquement avec de l'énergie (issue de l'hydrogène) pour redevenir du carburant.

De son côté, Safran cherche à s'imposer comme la pièce maîtresse de l'aéronautique décarbonée. Pour ce faire, l'équipementier a choisi de s'associer, chez Thales, à plusieurs "business units". Des rachats stratégiques qui lui permettront d'affirmer sa position de leader, notamment sur le segment de la performance énergétique pour l'aviation civile, mais aussi en tant que fournisseur de systèmes de haute technologie pour les avions militaires.

L'entreprise était surtout connue pour sa participation aux économies d'énergie induites par l'amélioration de l'efficacité énergétique de ses réacteurs. C'est en grande partie à lui que l'on doit le fait que l'avion consomme aujourd'hui un peu plus de 2 l/km par passager, soit autant qu'une voiture moyenne avec quatre personnes à bord.

Mais la stratégie de Safran va plus loin que les progrès des moteurs. Désormais, l'équipementier s'emploie à réduire le poids des avions en remplaçant les équipements physiques par des signaux numériques au sein même des cabines.

Le transport aérien se convertit également à la numérisation, passant des atomes aux électrons… remplaçant la matière par des informations numériques dans le microcosme d'une cabine d'avion. Remplacer des dizaines de câbles de commande et de circuits hydrauliques par de simples fils électriques reliés à des capteurs et actionneurs permet d'alléger les cabines de plusieurs centaines de kilogrammes. Sur la durée de vie d'un appareil, les économies d'énergie et d'émissions de CO2 sont considérables.

Crédit image © par gettyimages, Engineers working with aircraft in repair hangar.

L'aviation est appelée à se décarboner d'ici 2050. Plusieurs pistes de solutions techniques et technologiques sont actuellement à l'étude.

Le « Fly by wire » (commande numérique) a sans doute été la principale révolution de ces 20 dernières années. Inauguré par Airbus avant d'être adopté par Boeing, il a brisé le tabou du contrôle direct qui liait les mains des pilotes aux gouvernes en les remplaçant par des commandes numériques. C'est maintenant la nouvelle norme dans la conception d'avions modernes. La voie numérique prendra de plus en plus d'importance dans la valeur ajoutée totale des avions et des hélicoptères en produisant des économies considérables d'énergie et d'émissions de CO2.

La création d'un avion à hydrogène n'est pas le plus grand défi, ce sont plutôt les autres à côté qui peuvent être difficiles à placer, comme mettre en place l'écosystème nécessaire pour alimenter les aéroports en hydrogène. Il faudra ravitailler ces nouveaux avions et surtout veiller à la bonne production de cet hydrogène. A l'heure actuelle, il serait difficile d'approvisionner l'industrie aérienne en hydrogène vert en grande quantité, confirme le programme FlyZero.

En aparté, M. Mehran Ebrahimi, professeur au Département de management et technologie de l'ESG de l'UQAM au Canada, suite à des travaux comparant les émissions de gaz à effet de serre générées par l'industrie aéronautique et celles produites par le secteur technologique, il appert que si l'aviation civile est responsable de 2% des émissions de carbone de la planète, les technologies de l'information sont responsables de 4 à 5% des émissions totales… une statistique qui donne à réfléchir…