Le mois dernier, Airbus a annoncé son intention de réviser un avion de ligne A380 en ajoutant un moteur à combustion d'hydrogène supplémentaire à l'extérieur de l'avion et en installant un équipement de surveillance. Avec les changements, la société sera en mesure de tester le vol à hydrogène dans des conditions réelles.
Cette décision fait partie d'un objectif plus large de l'industrie visant à atteindre zéro émission nette de carbone d'ici 2050. Le transport aérien de passagers contribue de plus en plus au changement climatique, représentant environ 3 % des émissions de carbone dans le monde en 2021. Tout en voyageant moins et en investissant dans des les avions peuvent aider à réduire les émissions, de nouvelles technologies seront probablement nécessaires pour atteindre le zéro net.
D'autres solutions, comme les taxis aériens alimentés par batterie et les carburants d'aviation durables, peuvent aider à réduire les émissions, mais l'hydrogène en particulier pourrait être l'une des principales voies vers le net zéro car il pourrait être largement utilisé dans l'industrie, des sauts régionaux plus courts aux plus longs. vols avec des avions plus gros.
L'avion d'essai d'Airbus est en fait le tout premier A380, avec un numéro de série d'un, explique Amanda Simpson, vice-présidente de la recherche et de la technologie pour Airbus Americas. L'avion était à l'origine utilisé pour la certification de l'A380 d'origine et du moteur de l'A350. Désormais, Airbus prévoit de le modifier en ajoutant un moteur supplémentaire qui brûlera de l'hydrogène au lieu du carburéacteur traditionnel.
L'A380 est le plus gros avion de ligne en service, laissant beaucoup de place pour installer des équipements de surveillance, ainsi que pour stocker les 400 kilogrammes (880 livres) d'hydrogène liquide que l'avion transportera à bord comme carburant. (Airbus a annoncé en 2019 qu'il cesserait de produire l'A380, alors que l'industrie s'oriente vers des avions de ligne bimoteurs plus économes en carburant.)
Le placement de ce moteur, en haut de l'avion et à l'arrière, juste devant la queue, est significatif, dit Simpson. Parce qu'il est séparé des quatre moteurs sur les ailes qui brûlent du carburéacteur traditionnel, Airbus pourra piloter un autre avion derrière l'A380 en vol et échantillonner uniquement les émissions du carburant hydrogène.
Comprendre les émissions de la combustion d'hydrogène dans des conditions atmosphériques réelles est l'un des principaux objectifs de ce programme d'essais, explique Simpson. Bien que la combustion d'hydrogène liquide ne produise pas de CO2, le gaz à effet de serre le plus abondant, les chercheurs sont toujours impatients d'en savoir plus sur les émissions des vols à hydrogène. Les moteurs à hydrogène produiront encore des oxydes d'azote, qui sont des polluants courants, ainsi que de la vapeur d'eau, qui agit comme un gaz à effet de serre dans l'atmosphère.
Le moteur d'essai permettra également à Airbus d'en savoir plus sur la meilleure façon de faire fonctionner la combustion d'hydrogène en vol. Les chercheurs peuvent modifier les conditions de fonctionnement du moteur, comme le rapport carburant-air qu'il brûle et la température à laquelle il fonctionne, pour en savoir plus sur la façon d'alimenter le plus efficacement possible un avion à hydrogène.
En fin de compte, ces tests font partie du plan global d'Airbus visant à mettre en service un avion à zéro émission d'ici 2035, a déclaré Simpson. Afin de respecter ce délai, des décisions de conception majeures devront être prises vers 2026, la même année où ce vaisseau d'essai devrait prendre son envol.
Bien que la combustion de l'hydrogène soit l'une des principales possibilités pour un tel avion, il est encore possible qu'Airbus choisisse une autre technologie, explique Simpson. Par exemple, au lieu de brûler de l'hydrogène, il pourrait être combiné avec de l'oxygène pour générer de l'électricité dans des piles à hydrogène. Les constructeurs automobiles comme Toyota et Daimler ont travaillé sur le développement de piles à combustible pour les véhicules, et Simpson dit qu'Airbus envisage la technologie, ou un système hybride avec à la fois une pile à combustible et un moteur à combustion.
La conception de l'avion auquel ces moteurs pourraient être attachés est également en cours d'élaboration. L'année dernière, Airbus a révélé trois modèles potentiels différents d'avions à hydrogène :un avion à hélices, un petit avion à réaction régional et un avion concept qui a une forme différente de la plupart des avions commerciaux d'aujourd'hui. C'est un corps à ailes mixtes.
Cette gamme de conceptions en dit long sur l'avenir des avions à hydrogène, ainsi que sur l'un des principaux défis des avions à hydrogène :le stockage du carburant, déclare Jayant Mukhopadhaya, analyste au Conseil international pour un transport propre.
L'hydrogène est beaucoup moins dense que le carburéacteur traditionnel, même lorsqu'il est comprimé à haute pression. En comparant la quantité de carburéacteur et d'hydrogène nécessaire pour générer la même puissance, l'hydrogène occupe au moins environ quatre fois plus d'espace.
Les protocoles de stockage sont également différents. Dans la plupart des avions aujourd'hui, le kérosène vit dans les ailes. Cependant, l'hydrogène doit être contenu à des pressions élevées et à des températures basses, il a donc tendance à être conservé dans des réservoirs cylindriques plus grands. Ces réservoirs ne peuvent pas tenir dans les ailes des conceptions d'avions traditionnels et doivent plutôt être dans le corps. Le volume d'hydrogène nécessaire pour alimenter un avion peut limiter considérablement l'espace restant, réduisant la capacité en passagers d'un tiers ou plus.
Les avions devraient probablement être totalement repensés afin de mieux intégrer l'hydrogène à l'intérieur. L'un des avions conceptuels qu'Airbus a révélé l'année dernière, la conception du corps à ailes mixtes, est un exemple d'une configuration qui utiliserait mieux l'espace pour le stockage du carburant. Ce modèle en particulier peut également présenter d'autres avantages par rapport aux conceptions d'avions traditionnels, comme l'augmentation de l'efficacité aérodynamique de dix pour cent ou plus, explique Simpson.
Essayer des formes totalement nouvelles ne se fera probablement pas assez vite pour les premiers avions à hydrogène, dit Mukhopadhaya, de sorte que les entreprises devront probablement moderniser les conceptions existantes pour transporter de grands réservoirs d'hydrogène. Mais à terme, la combustion de l'hydrogène pourrait reconfigurer ce que nous considérons comme des avions.
Alors que ces nouveaux avions pourraient remanier l'industrie, même les deux modèles les plus familiers qu'Airbus a lancés pourraient avoir un impact majeur sur l'aviation - le petit avion à réaction régional et l'avion à hélices seraient ensemble capables de desservir environ un tiers de tous les passagers-milles parcourus aujourd'hui, selon une analyse récente de l'ICCT co-écrite par Mukhopadhaya.
La mise en œuvre d'avions à hydrogène reste confrontée à des défis majeurs, notamment une infrastructure de ravitaillement limitée, des coûts plus élevés et des inquiétudes quant à la durabilité de l'approvisionnement en hydrogène. Et les vols plus longs sur des avions plus gros prendront probablement plus de temps pour passer à l'hydrogène, en raison de l'espace limité à bord pour le carburant.
Mais tester des moteurs à hydrogène dans des conditions de vol réelles pourrait être une étape majeure pour légitimer la technologie et pourrait rapprocher l'aviation de l'objectif de zéro émission nette. Pour l'instant, il faudra attendre 2026 pour en savoir plus sur les essais en vol de l'A380 d'Airbus.
