Alors que l'industrie s'efforce de minimiser l'impact environnemental de l'aviation, en se tournant vers des émissions zéro et des voyages moins bruyants, la transition vers des avions électriques de transport de passagers est actuellement ralentie par la limitation de la puissance des moteurs et la capacité restreinte des batteries.

Les moteurs électriques ont trouvé leur utilité dans le monde de l'aviation depuis de nombreuses années, initialement pour la propulsion de ballons et par la suite pour des modèles réduits. Ce n'est qu'en 1973 que le monde a été témoin du premier vol d'un engin piloté électrique, précisément un moto-planeur. La technologie a depuis évolué et en 2013, l'E-Fan, un avion biplace, a accompli la première traversée de la Manche en étant propulsé électriquement. La récente édition du Salon du Bourget a mis en avant l'émergence des avions électriques, révélant de nombreuses avancées et des opportunités pour l'industrie aéronautique française, leader en la matière.

Vers un avion éco-responsable

Dans la quête de la décarbonation du transport aérien, la priorité est de conceptualiser un "avion sobre". Bien que l'électricité soit un candidat prometteur, elle n'est pas la seule solution envisagée. Selon les données actuelles de 2023, les propulsions "zéro émission", qu'elles soient électriques ou à l'hydrogène, ne seront adaptées qu'à des avions spécifiquement conçus à cet effet, avec des restrictions de portée. Un avion électrique sera principalement destiné au tourisme ou aux liaisons régionales (dans ses versions hybrides). Concernant l'avion à hydrogène, sa distance de vol sera limitée, notamment à cause de la capacité de stockage de l'hydrogène.

Des prototypes déjà dans les airs

L'avion Velis Electro de la marque slovène Pipistrel est déjà fonctionnel. En 2020, il est devenu le premier avion électrique certifié par l'Agence européenne de la sécurité aérienne (EASA). Doté d'un moteur électrique refroidi par liquide, ainsi que ses batteries, l'avion a prouvé sa fiabilité face aux surchauffes et aux impacts. Cependant, sa portée est encore limitée à une heure de vol. Principalement destiné aux clubs d'aviation et aux écoles de pilotage, il n'a pas encore bouleversé le secteur du transport aérien.

Crédit : Julien Masson et Hans Lucas, Recharge du Pipistrel Velis Electro

Trois catégories d'avions "électriques" sont actuellement envisagées, classées en fonction de leur capacité et de leur portée :

• les avions entièrement électriques, adaptés pour une dizaine de passagers (prévu pour 2026) ;
• les avions hybrides électriques, combinant un moteur à kérosène (2023) ou à hydrogène (2027) ;
• les avions électriques fonctionnant avec des piles à combustible, destinés à l'aviation régionale avec des besoins énergétiques se chiffrant en mégawatts (prévu pour 2025).

L'électrification du ciel : Comment ça marche ?

L'électricité propulsant ces aéronefs provient principalement des batteries. Ces batteries, cœur vibrant de nos appareils, actionnent soit des hélices soit des turbines. Mais il y a un hic. Nos actuelles batteries n'ont pas encore la puissance pour un vol commercial avec de nombreux de passagers ou de colis. De plus, elles sont plutôt lourdes, ce qui n'aide pas vraiment à s'envoler. Mais il y a de bonnes nouvelles dans l'air ! Heart Aerospace et BAE Systems sont sur un projet prometteur : une batterie révolutionnaire, beaucoup plus légère. Une fois finalisée, ce sera la première du genre à s'envoler pour des vols commerciaux régionaux.

Avec les avancées attendues, nos avions pourraient voler entre 300 et 500 km au milieu des années 2030, puis aller jusqu'à 600 km d'ici la fin de cette décennie. Mais pour l'instant, l'électricité seule ne suffit pas. Il faut un mix, et c'est ce qu'on appelle l'hybridation. VoltAero travaille sur un super modèle, le Cassio S, inspiré du Cessna 337. Avec une hélice high-tech et un combo de trois moteurs électriques et un moteur thermique, cette bête promet sécurité et performance.

Mais qui fabrique ces moteurs innovants ? Il y a quelques As de la motorisation électrique. Magnix, une société américaine, est au top avec sa gamme magniX. Ils ont en vue une certification de leur moteur Magni650 d'ici fin 2025 ou début 2026. Ce moteur est déjà à l'essai, et devinez quoi ? Il vole sur un Dash 8-300 modifié. Et si vous aimez les gros chiffres : ce Dash a deux moteurs électriques Magni650 et deux batteries de 450 kW/h. La NASA soutient ce projet.

Crédit : MagniX, Rendu 3D du moteur Magni650 EPU

Les avions régionaux électriques : Tour d'horizon des grands projets

La France, avec son riche héritage aéronautique et son engagement envers l'innovation durable, se distingue dans le domaine du développement d'avions régionaux électriques.

• Cassio 330 - France 🇫🇷
  Provenant de VoltAero, ce modèle se sert de la technologie ENGINeUS 100 de Safran. Avec un moteur thermique de 225 ch et un électrique de 180Kw, il promet une autonomie électrique de 200 km et peut transporter quatre passagers. Ils travaillent également sur le Cassio 600 pour transporter 10-12 personnes avec une puissance hybride-électrique de 805 ch.
• ERA d'Aura Aero - France 🇫🇷
  Cette start-up basée à Cugnaux travaille sur l'electrical Regional Aircraft (ERA) capable de transporter 19 personnes. L'avion aura une envergure de 20 mètres, pourra atterrir et décoller sur des pistes de 800 mètres et parcourir jusqu'à 600 km. Ils espèrent voler en 2026 et commercialiser en 2028. L'avion a déjà reçu 330 intentions d'achat.

Au-delà de nos frontières, l'essor de l'aviation électrique régionale est également palpable, avec de nombreux pays qui déploient des efforts considérables pour façonner l'avenir de ce secteur.

• Alice d'Eviation - Israël 🇮🇱
  Alice peut transporter 11 personnes et a volé pour la première fois en septembre 2022. Il peut voler pendant deux heures après une charge de 30 minutes et atteindre jusqu'à 1 000 km, bien que 800 km soit sa distance opérationnelle typique. Il vole à 460 km/h. Malgré un incendie en 2020, Alice prévoit d'utiliser deux moteurs électriques magni650 et d'autres équipements électroniques avancés. Ils ont besoin de 500 millions de dollars pour la production.
• ES-30- Suède 🇸🇪
  Cet avion, conçu par Heart Aerospace, peut transporter 30 passagers jusqu'à 200 km en mode tout électrique. Il dispose de quatre moteurs et peut se recharger en 30 minutes. Des vols plus longs sont possibles avec moins de passagers ou en mode hybride. Il est soutenu par des compagnies aériennes majeures et prévoit une commercialisation en 2028.
• Maeve 01 - Pays-Bas 🇳🇱
  Maeve Aerospace vise à transformer la mobilité régionale. Leur avion pourra accueillir 44 à 52 passagers avec une autonomie de 463 km. Il nécessite 1,5 km de piste pour décoller et peut voler à 489 km/h. Il est également plus silencieux et plus rentable que les modèles conventionnels. Une recharge rapide de 35 minutes donne 90 minutes de vol. Ils envisagent d'utiliser des batteries recyclées pour une énergie durable.
• Skylax1 - Allemagne 🇩🇪
  Ce projet se concentre sur un avion régional de 10 places entièrement électrique. Équipé de deux moteurs de 60 kW, il peut opérer sur des pistes aussi courtes que 300 mètres.

Chaque projet présente des innovations et des défis uniques, mais tous partagent une vision commune : un avenir aérien plus propre et plus du​rable.

Piles à combustible : Défis et avenir dans l'Aéronautique

Universal Hydrogen est en pole position pour révolutionner le secteur aéronautique. Basée en Californie, cette entreprise innovante a fait des vagues le 7 février 2023 en obtenant de la FAA un certificat de navigabilité spécial, la catapultant au premier plan pour réaliser le vol inaugural de son avion régional propulsé par l'hydrogène. À peine cinq mois plus tard, elle a marqué un autre tournant en dévoilant son centre de recherche et d'ingénierie à Toulouse, devenant une pierre angulaire mondiale de l'aéronautique.

Le Dash 8-300, leur laboratoire céleste, met en évidence une transition vers un avenir plus propre. Équipé d'un groupe motopropulseur à hydrogène de calibre mégawatt, cet avion sert de prototype pour ce qui pourrait bientôt devenir un kit de conversion standard pour les avions régionaux, notamment le célèbre ATR 72-600.

Tout n'est cependant pas rose dans le monde de l'électrification. P-Volt, un projet italien ambitieux co-géré par Tecnam et Rolls-Royce, est devenu un témoignage des défis actuels des batteries. Après avoir identifié une dégradation rapide des performances des batteries, le projet a été mis en pause, car l'économie d'une telle initiative s'est avérée précaire. De plus, la sécurité reste une préoccupation, comme en témoigne le feu inquiétant d'une batterie lithium-ion sur un Boeing 787 Dreamliner japonais il y a quelques années.

Électriser les tarmacs : Un pas vers la neutralité carbone

Les aéroports ne sont pas en reste. Prenant l'initiative en matière de durabilité, le Groupe ADP ambitionne d'atteindre la neutralité carbone d'ici 2030. Pour y parvenir, des mesures telles que l'électrification des opérations au sol deviennent cruciales. L'aéroport de Montpellier-Méditerranée est à l'avant-garde, introduisant huit bornes électriques haute puissance et mettant l'accent sur des solutions éco-responsables comme le green taxiing, qui pourrait réduire considérablement les émissions sur les tarmacs.

Conclusion

La route vers un ciel plus vert est semée d'obstacles, mais le potentiel de réussite est indéniable. L'avenir de l'aviation pourrait bien reposer sur une combinaison de composites avancés et de nouvelles sources d'énergie. Airbus l'a bien compris, explorant activement la pile à combustible et l'injection directe d'hydrogène. Tandis que les SAF continuent de jouer un rôle crucial, l'hydrogène et la propulsion électrique pourraient bien coexister, suggérant un avenir hybride pour l'aviation entre 2030 et 2040.

Références

[1] Assemblée Nationale. (2022, 18 février). Rapport d’information n°5043 sur l’avenir et la décarbontion du secteur aéronautique européen.

[2] Sommazi, A. (2022, 16 octobre). Pas encore né, l’avion régional 100 % électrique d’Aura Aero séduit déjà. Le Monde.

[3] Duclos, F. (2023, 1 juin). SAS ouvre les réservations pour des vols en avion électrique – en 2028 ? Air Journal.

[4] Duclos, F. (2022, 28 septembre). Eviation Alice : l’avion électrique de 9 places décolle (vidéo). Air Journal.

[5] Saint-Paul, J.-M. (2019, 25 juin). L’électrique pour l’aéronautique, évolution ou révolution ? Revue de la Défense nationale. Lien vers l'article.

[6] Schwab, A. et al. (2021, 1 Octobre) Electrification of Aircraft: Challenges, Barriers, and Potential Impacts. National Renewable Energy Laboratory. Lien vers le document