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Une start-up américaine parie sur un avion propulsé à l'hydrogène

Start-up californienne, ZeroAvia espère effectuer en 2020 ses premiers vols d'essai d'un avion de 6 places, modifié pour accueillir un système de propulsion électrique alimenté par une pile à combustible.

Start-up californienne, ZeroAvia espère effectuer en 2020 ses premiers vols d'essai d'un avion de 6 places, modifié pour accueillir un système de propulsion électrique alimenté par une pile à combustible. - ZeroAvia

ZeroAvia cherche à utiliser des piles à combustible (utilisant l'hydrogène) pour développer un avion 100% électrique. Cette solution alternative, plus légère en poids que les batteries, mais qui n'a pas été éprouvée en vol, viserait de petits aéronefs sur des vols de moins de 800 km.

Alors que la propulsion électrique ou hybride des aéronefs mobilisent des start-up (Eviation Aircaft) et les géants de l'aéronautique (Airbus, Rolls-Royce) une start-up américaine prévoit d'utiliser des piles à hydrogène sur de petits avions 100% électriques jusqu'à 19 places.

ZeroAvia affiche pour objectif de faire voler ses premiers avions zéro émission carbone en 2022, puisque ce mode de propulsion ne dégage que de la vapeur d'eau. Son objectif affiché consiste à assurer des vols régionaux de moins de 800 km, distances théoriques permises par l'autonomie des réservoirs à hydrogène utilisés. La jeune société californienne est dirigée par l'entrepreneur Valery Miftakhov. Celui-ci avait précédemment créé la société de recharge de véhicules électriques eMotorWerks. Son équipe de direction comprend des cadres issus de Tesla, BMW, Nvidia, Zee Aero et Air Liquide.

L'avion modifié est un six places Piper Malibu Mirage

La start-up teste déjà un avion modifié de six places, de type Piper Malibu Mirage, en Californie. Son moteur a été remplacé par une paire de moteurs électriques de 130 kW chacun, alimentés par des batteries classiques. Celles-ci seront bientôt remplacées par des piles à combustible utilisant de l'hydrogène comprimé.

Selon le fondateur de ZeroAvia, l'avion sera alors équipé d'une puissance moteur équivalente, de 600 à 800 kW, se situant au milieu de la gamme de puissance des moteurs thermiques Pratt & Whitney PT6 dont sont dotés de nombreux avions régionaux.

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- © La start-up américaine va placer des réservoirs à hydrogène sur les ailes de l'avion Piper Malibu qu'elle a adapté pour que la pile à combustible puisse produire de l'électricité. ZeroAvia

Des premiers vols d’endurance sont programmés au premier semestre 2020, grâce à l’utilisation de réservoirs d’hydrogène embarqués sur les ailes de l’appareil (cf infographie ci-dessus). Ces réservoirs hautement robustes seront semblables à ceux utilisés par les quelques voitures déjà sur le marché comme la Toyota Mia ou le Hyundai Nexo, l'hydrogène servant à alimenter la pile à combustible y étant stockée à très haute pression (quelques centaines de bars).

Le coût élevé des piles à combustible reste un obstacle

ZeroAvia affirme que les coûts d'exploitation de ses avions à piles à combustible seront près de deux fois moins élevés que ceux des avions à turbine conventionnels en raison de la réduction des coûts énergétiques, de l'efficacité accrue du groupe motopropulseur et des coûts de maintenance. Mais ces arguments économiques font fi du coût des piles à combustible qui reste encore très élevé.

Un des autre atouts maîtres de la pile à combustible dans l'aviation reste sa masse utile bien inférieure à celle des batteries lithium-ion. Selon la start-up, un pack de piles à combustible capable de produire 150 kW pèse environ 50 kg alors qu'un pack de batteries produisant la même quantité d'énergie peut peser des centaines de kilos et alourdir d'autant la masse totale de l'avion.

Mais, outre la sécurité du stockage de l'hydrogène, un autre défi à relever pour les piles à combustible utilisées pour propulser un avion tient au fait qu'elles sont plus efficaces lorsqu'elles produisent une puissance constante. Ce qui adapté à un aéronef en vitesse de croisière, l'est moins pour les phases de vol tels que le décollage et la montée ascensionnelle lorsque de grandes puissances énergétiques sont nécessaires.

Le fondateur de la start-up affirme, selon le site spécialisé américain Aviationweek, que son équipe avait dû faire preuve de "créativité" pour surmonter cet obstacle, tout en précisant qu'aucunes batteries d'appoint ne seraient utilisées pour fournir de l'énergie supplémentaire lors de ces phases de vol.

Il restera aussi à terme à équiper d'installations de production d'hydrogène les aéroports qui accueilleront ces avions 100% électrique. Ce processus devra être alimenté par des énergies renouvelables telles que le solaire, l'éolien ou l'hydroélectricité et non par des énergies fossiles comme c'est encore souvent le cas du processus de production de l'hydrogène.

Frédéric Bergé