Le moteur à hydrogène avenir du jet privé et de ligne? 

La pile à hydrogène pourrait changer la donne pour les avions de toutes tailles, en commençant par tous types de jet privé.

Les piles à combustible à hydrogène vont-elles battre les moteurs à piles et les biocarburants pour devenir la source d’énergie propre de choix pour l’aviation?

On parle beaucoup de la voiture à hydrogène. Toyota a vendu 10000 Miray, sa voiture à hydrogène. Ce carburant produit, comme résidu du fonctionnement des cellules à combustible à hydrogène, uniquement de la vapeur d’eau. Voyons quels sont les avantages  d’un avion à hydrogène par rapport à un avion propulsé par un moteur à combustion, kérosène ou essence, et au moteur électrique à batteries, sachant qu’une voiture à hydrogène aurait le même moteur électrique qui voiture à batteries ; ce qui change est l’énergie électrique pour le moteur, qui serait fournie par les cellules à combustible alimentées à l’hydrogène.

Impact sur l’environnement : analogue à celui du moteur à batteries, beaucoup mieux que le moteur à combustion, surtout si l’hydrogène est produit par électrolyse, par exemple en utilisant la surcapacité des éoliennes lorsque le vent est fort, ou celle des panneaux photovoltaïques.

Puissance : aucun problème, le moteur électrique peut développer des milliers de CV, un avion à hydrogène est comme un avion électrique, bien sûr pour l’instant borné à l’hélice, donc limité à une vitesse de 600 km/h, loin des 1000 km/h atteignables avec un jet privé ou de ligne.

Autonomie : beaucoup mieux que le moteur à batteries, car avec 1 kg d’hydrogène une voiture peut rouler 100 km.

Prix : la Toyota Miray, une berline de dimensions moyennes, coûte 75 000 €, donc plus de deux fois plus chère qu’une voiture analogue à combustion, et presque deux fois plus chère qu’une voiture électrique à batteries.

Prix du carburant, l’hydrogène : il faut compter une quinzaine d’euros pour 1 kg d’hydrogène, suffisant pour parcourir 100 km en voiture ; donc pris analogue à celui de l’essence, mais environ six fois plus cher que l’électricité.

L’avantage de l’hydrogène pour les avions

Comme pour les camions, ou les trains à hydrogène qui circulent déjà en Allemagne, plus le moteur est grand, plus l’hydrogène est avantageux. En effet, la production, le stockage et la distribution de l’hydrogène requièrent une infrastructure importante qui coûte cher. Mais si chaque station hydrogène peut en vendre des quantités importantes, comme c’est le cas pour fournir les camions ou les avions, l’investissement devient rentable.

Les avantages des piles à combustible à l’hydrogène par rapport aux batteries

Bien que la propulsion électrique alimentée par batterie offre la promesse d’un ciel plus propre et plus silencieux, cette solution est encore largement impraticable en raison des limites actuelles des technologies de batterie. Les piles à combustible à hydrogène offrent une meilleure durabilité et autonomie que les avions propulsés par des systèmes électriques.

Avec le stockage d’hydrogène gazeux comprimé, vous avez immédiatement quatre à cinq fois l’avantage en termes de densité d’énergie, si vous comparez un système de pile à combustible  à une batterie de 500 kg. Lorsque on entre dans le stockage d’hydrogène liquide, on a un facteur de multiplication de 12 à 15.

En tant qu’élément le plus abondant sur terre, l’hydrogène a un attrait pour le secteur de l’aviation en raison de son besoin de réduire les émissions de carbone. Les piles à combustible stockent de l’hydrogène comprimé, qui alimente le moteur électrique zéro émission. Le seul sous-produit est la vapeur d’eau.

Une entreprise californienne y parie dessus. L’entrepreneur Val Miftakhov a fondé ZeroAvia en 2017 pour développer un groupe motopropulseur à pile à combustible fonctionnant à l’hydrogène pour les avions. Selon Miftakhov, le système ZeroAvia, actuellement soumis à des essais en vol, élimine non seulement les émissions mais offrira des coûts d’exploitation beaucoup plus faibles par rapport aux moteurs à piston et à turbine traditionnels. Miftakhov dit que la technologie des piles à combustible à hydrogène peut être utilisée à court terme, plutôt que 10 ou 20 ans plus tard. ZeroAvia a installé un prototype de groupe motopropulseur de 260 kilowatts sur deux avions monomoteurs Piper PA46. Les vols d’essai ont commencé l’année dernière en Californie. Sur l’un des avions, l’hydrogène sera stocké dans des réservoirs montés sur pylône au-dessus de l’aile.

Miftakhov, qui a fondé la société de recharge de véhicules électriques eMotorWerks, affirme que l’introduction de l’hydrogène dans l’aviation offre des avantages distincts par rapport à son utilisation dans les automobiles, car il faudra beaucoup moins de stations de distribution d’hydrogène pour prendre en charge les avions. La solution de piles à combustible de ZeroAvia utilise également des avions, des aéroports et des systèmes de contrôle de la circulation aérienne existants, par rapport à la nécessité de développer une nouvelle infrastructure aéronautique pour la mobilité aérienne urbaine et des taxis aériens autonomes à moteur électrique.

Une technologie prometteuse et écologique

La véritable promesse de la propulsion des piles à combustible à hydrogène réside dans son évolutivité relative vers des avions plus gros, dit Miftakhov, depuis les jets privés, les avions régionaux existants jusqu’aux avions de ligne à fuselage étroit. «Vous allez avoir un vrai problème en 2050 si vous ne faites rien maintenant», dit-il. «La durée de vie utile d’un avion commercial est de 30 ans, donc tout achat enferme l’industrie dans une trajectoire d’émissions pendant 30 ans. Si votre objectif est 2050, vous voulez aujourd’hui un semblant de durabilité. »

L’aviation représente 12 pour cent des émissions annuelles du secteur des transports et ce nombre devrait doubler d’ici 2050. L’objectif de ZeroAvia est de voir son groupe motopropulseur à pile à combustible à hydrogène installé au cours des deux ou trois prochaines années sur des avions régionaux qui empruntent des routes d’environ 500 miles.

L’hydrogène est produit par un électrolyseur puis transféré aux piles à combustible de l’avion. ZeroAvia dit que le stockage d’hydrogène sera plus pratique pour les avions que pour les voitures en raison du nombre réduit d’aéroports. Une seule station à hydrogène peut servir pour tout l’aéroport, alors que pour les voitures il faut beaucoup de stations partout.