Les avions volants aux énergies renouvelables 

 

Entre Voisins N°14, janvier 2008, Cyril Flouard

À l’initiative de Bruxelles, le secteur aérien va devoir dès 2010/2011 gérer ses émissions carbone dans le cadre d'un marché des droits à polluer. Les constructeurs amorcent quant à eux un virage décisif vers la recherche de carburants alternatifs et préparent déjà l’après 2020 grâce à de nouveaux concepts et un vieux projet, l’aile volante.

L’année 2007 aura marqué une avancée déterminante de l’engagement du secteur aérien dans la course contre le réchauffement climatique. Le 13 novembre, le Parlement européen a adopté en première lecture un projet de loi imposant aux transporteurs aériens des quotas d’émissions de gaz à effet de serre (ou ETS pour Emission Trading Scheme). Selon Bruxelles, « le bénéfice des ventes aux enchères de 25 % des quotas servira à réduire les taxes sur les transports propres ». Cette nouvelle mesure, applicable dès 2010/2011 pour les vols intra et extracommunautaires, marquerait l’entrée officielle du secteur aérien dans la lutte contre le réchauffement climatique, rejoignant le secteur de l’automobile sur le marché du carbone. Réunis en septembre dernier à Montréal, les États- Unis et l’Organisation de l’Aviation Civile Internationale (OACI) ont fortement contesté le projet européen en raison de son caractère unilatéral. Mais à l’issue de cette 36e session, l’OACI s’est tout de même engagée à « prendre des mesures agressives en matière d’émissions des aéronefs » en créant un Groupe sur l’aviation internationale et les changements climatiques composé de représentants gouvernementaux de haut rang.

Le projet de loi européen sur les crédits d’émissions de carbone anticipe aussi l’échéance de 2012 du Protocole de Kyoto, qui avait épargné les avionneurs sur la base de leur “faible” contribution aux émissions mondiales de gaz à effet de serre (2 à 3 % selon l’IATA, l’Association internationale du transport aérien) et des difficultés posées à l’époque par la substitution du kérosène par un carburant vert. À travers l’ACARE (Conseil consultatif pour la recherche aéronautique en Europe), Bruxelles a surtout fixé aux constructeurs européens un objectif ambitieux : réduire de 50 % les émissions de carbone, et celles de NOx de 80 % d’ici 2020 (l’oxyde d’azote est responsable de 80 % des émissions de polluants), alors que la croissance annuelle de 6 % du trafic pourrait d’ici là faire doubler leur niveau actuel…

Pour atteindre cet objectif, tout le monde doit mettre la main à la pâte, et les idées fusent déjà à tous les niveaux. Après avoir œuvré dans le sens d’une optimisation des structures et des systèmes de motorisation pour les économies de kérosène, les constructeurs ont pris cette année un virage plus marqué vers la recherche de carburants alternatifs. Grands et petits de l’industrie aéronautique se creusent les méninges… avec des résultats plus ou moins prometteurs.

Des projets d’avions cryogéniques sont à l’étude, comme l'hy-bird en France mais aussi le biplace Hydrogenius à Stuttgart en Allemagne ou le HyFish du Suisse Bertrand Piccard. Las ! La faible densité de l’hydrogène liquide implique un espace de stockage jusqu’à quatre fois plus important que le kérosène, ce qui obligerait à augmenter la taille des ailes de façon significative. Une caractéristique qui joue en faveur d’un projet d’avion régulièrement évoqué depuis les débuts de l’aéronautique, l’aile volante.

Autre bonne nouvelle pour la réduction de CO2 : dans un communiqué du 24 octobre dernier, la compagnie américaine Boeing a annoncé le succès d’un « test en chambre d’une durée de 4 jours, dont 3 jours en simulant les conditions d’un vol à 65 000 pieds ». L’avionneur ajoute qu’ont « été démontrées les capacités d’un système de motorisation à l’hydrogène pour des applications aéronautiques ». Pour le président de Boeing Advanced Systems, George Muellner, « ce test pourrait aider à convaincre des clients potentiels que les avions propulsés à l’hydrogène sont viables à court terme ». Mais pour Paul Kuentzmann, de l’Onera, si la pile à hydrogène offre de bonnes performances environnementales, il faudrait « réduire par dix son rapport masse/puissance pour envisager son utilité pour la propulsion d’avions de transport ». De telles innovations représentent d’énormes risques financiers pour l’ensemble du secteur aéronautique. Si l’utilisation d’ailes volantes est envisageable pour le fret, leur exploitation pour le transport de passagers ne devrait pas voir le jour avant une quinzaine d’années.

Les dix prochaines années devraient donc voir voler des avions très proches de ceux d’aujourd’hui, avec des structures et une motorisation optimisées. Quant aux carburants, les premiers mélanges entre kérosène classique et kérosène de synthèse sont de plus en plus sérieusement envisagés. Mais leur mise sur le marché dépendra surtout de leurs coûts d’exploitation et de la durée des tests de sécurité. Parmi toutes ces conjectures, une seule certitude : l’histoire de l’aviation amorce un virage sans précédent. L’homme a-t-il les moyens de voler sans polluer, à l’image des oiseaux ? Ce rêve n’a jamais semblé aussi proche.

>> L’impulsion du politique

En décembre 2008, l’union européenne s’est engagée à assurer 10 % de ses besoins en carburant pour le transport grâce aux sources d’énergie renouvelables – les biocarburants, l’hydrogène et l’électricité verte – avant 2020. Les économies de gaz à effet de serre faites grâce aux biocarburants devront atteindre au minimum 35 % comparativement aux carburants fossiles en 2020 puis 50 % en 2017 et 60 % en 2018.

En 2009, le gouvernement américain a annoncé son objectif de produire 160 milliards de litres de biocarburants par an d’ici 2023. Soutenu par le pétrolier Chevron, Solazyme, a déjà investit 76 millions de dollars et est en phase de production de biodiesel à base d'algue. ExxonMobil finance un programme de 300 millions de dollars de recherche sur les biocarburants algaux avec Synthetic Genomics.

Aile volante
© Nasa

>> L'aile volante : retour vers le futur

Avec un premier projet breveté en 1876 par deux inventeurs français, le concept de l’aile volante est aujourd’hui l’une des pistes les plus sérieuses étudiées des deux côtés de l’Atlantique pour le futur transport civil.

Les avantages, un gain de 15 à 20 % de carburant grâce à une meilleure finesse et une capacité d’emport largement supérieure à celle d’un avion de ligne classique avec l’embarquement potentiel d’un millier de passagers à bord. Une solution offerte aux encombrements d’avions dans les aéroports et dans les couloirs d’attente en vol, conséquences de l’augmentation annuelle du trafic aérien. Les inconvénients résident essentiellement dans les limites de maniabilité et la faible stabilité à basse altitude. Ces deux points essentiels font actuellement l’objet d’études en soufflerie chez Airbus et Boeing.
Les deux géants penchent donc plutôt pour une version hybride à mi-chemin entre l’aile volante et l’avion classique, la Blended Wing Body (BWB). Les maquettes des projets américain (X-48B) et européen (VELA pour Very Efficient Large Aircraft) sont encore en phase d’expérimentation.