Le démonstrateur de pile à combustible à hydrogène d'Universal Hydrogen a effectué son vol inaugural la semaine dernière à Moss Lake, dans l'État de Washington. Ce vol d'essai a duré 15 minutes et a atteint une altitude de 1 067 mètres (3 500 pieds). La plateforme d'essai est basée sur le Dash 8-300, le plus grand avion à pile à combustible à hydrogène au monde.
L'avion, surnommé Lightning McClean, a décollé de l'aéroport international du comté de Grant (KMWH) à 8h45 le 2 mars et a atteint une altitude de croisière de 1 067 mètres (3 500 pieds) 15 minutes plus tard. Ce vol, effectué conformément à un certificat de navigabilité spécial de la FAA, est le premier d'une série de vols d'essai de deux ans qui devrait s'achever en 2025. Cet avion, un ATR 72 régional converti, ne conserve qu'un seul de ses moteurs à turbine d'origine à combustible fossile pour des raisons de sécurité, les autres étant alimentés à l'hydrogène pur.
Universal Hydrogen ambitionne d'assurer l'intégralité des vols régionaux grâce à des piles à combustible à hydrogène d'ici 2025. Lors de cet essai, un moteur alimenté par une pile à combustible à hydrogène propre n'émet que de l'eau et ne pollue pas l'atmosphère. S'agissant d'essais préliminaires, l'autre moteur fonctionne encore au carburant conventionnel. On constate donc une différence notable entre les deux moteurs, notamment au niveau du diamètre et du nombre de pales. Selon Universal Hydrogen, les avions propulsés par des piles à combustible à hydrogène sont plus sûrs, moins coûteux à exploiter et ont un faible impact environnemental. Leurs piles à combustible sont modulaires et peuvent être chargées et déchargées via les installations de fret existantes de l'aéroport, permettant ainsi à ce dernier de répondre aux besoins de ravitaillement des avions à hydrogène sans modification. En théorie, des avions plus gros pourraient bénéficier du même système, les turboréacteurs alimentés par des piles à combustible à hydrogène devant être mis en service d'ici le milieu des années 2030.
En effet, Paul Eremenko, cofondateur et PDG d'Universal Hydrogen, estime que les avions de ligne devront fonctionner à l'hydrogène propre d'ici le milieu des années 2030, faute de quoi le secteur sera contraint de réduire ses vols pour respecter les objectifs d'émissions obligatoires. Il en résulterait une forte hausse des prix des billets et une pénurie de places. Il est donc urgent de promouvoir la recherche et le développement d'avions à énergies nouvelles. Ce premier vol offre toutefois une lueur d'espoir pour le secteur.
La mission a été menée par Alex Kroll, ancien pilote d'essai expérimenté de l'US Air Force et pilote d'essai principal de la société. Il a déclaré que lors de ce deuxième vol d'essai, il avait pu voler entièrement grâce à des générateurs à pile à combustible à hydrogène, sans recourir aux moteurs à combustion classiques. « L'appareil modifié offre d'excellentes performances de vol et le système de propulsion à pile à combustible à hydrogène produit beaucoup moins de bruit et de vibrations que les moteurs à turbine conventionnels », a affirmé Kroll.
Universal Hydrogen a enregistré des dizaines de commandes de passagers pour des avions régionaux à hydrogène, notamment de la part de Connect Airlines, une compagnie américaine. John Thomas, le PDG de l'entreprise, a qualifié le vol de Lightning McClain de « point de départ de la décarbonation de l'industrie aéronautique mondiale ».
Pourquoi les avions à hydrogène constituent-ils une option pour réduire les émissions de carbone dans l'aviation ?
Le changement climatique met en péril le transport aérien pour les décennies à venir.
Selon le World Resources Institute, un organisme de recherche à but non lucratif basé à Washington, l'aviation émet six fois moins de dioxyde de carbone que les voitures et les camions. Cependant, les avions transportent beaucoup moins de passagers par jour que les voitures et les camions.
Les quatre plus grandes compagnies aériennes (American, United, Delta et Southwest) ont augmenté leur consommation de kérosène de 15 % entre 2014 et 2019. Cependant, malgré la mise en production d'avions plus efficaces et à faibles émissions de carbone, le nombre de passagers est en baisse depuis 2019.
Les compagnies aériennes se sont engagées à atteindre la neutralité carbone d'ici le milieu du siècle, et certaines ont investi dans des carburants durables pour permettre à l'aviation de jouer un rôle actif dans la lutte contre le changement climatique.
Les carburants durables (SAF) sont des biocarburants fabriqués à partir d'huiles de cuisson, de graisses animales, de déchets municipaux ou d'autres matières premières. Ce carburant peut être mélangé à des carburants conventionnels pour alimenter les moteurs à réaction et est déjà utilisé lors de vols d'essai et même sur des vols commerciaux réguliers. Cependant, le carburant durable est cher, environ trois fois plus cher que le kérosène conventionnel. À mesure que les compagnies aériennes achètent et utilisent davantage de carburants durables, les prix augmenteront encore. Les défenseurs de cette technologie militent pour des mesures incitatives telles que des allégements fiscaux afin de stimuler la production.
Les carburants durables sont considérés comme une solution transitoire permettant de réduire les émissions de carbone en attendant des avancées majeures telles que les avions électriques ou à hydrogène. En réalité, ces technologies pourraient ne pas se généraliser dans l'aviation avant 20 à 30 ans.
Des entreprises tentent de concevoir et de construire des avions électriques, mais la plupart sont de petits appareils de type hélicoptère qui décollent et atterrissent verticalement et ne peuvent transporter qu'une poignée de passagers.
La construction d'un grand avion électrique capable de transporter 200 passagers – l'équivalent d'un vol standard de taille moyenne – exigerait des batteries plus volumineuses et une autonomie accrue. Dans ce cas, les batteries devraient peser environ 40 fois plus que le kérosène pour être pleinement chargées. Or, les avions électriques ne seront pas possibles sans une révolution dans le domaine des batteries.
L'hydrogène est une énergie efficace pour réduire les émissions de carbone et joue un rôle irremplaçable dans la transition énergétique mondiale. Son principal avantage par rapport aux autres sources d'énergie renouvelables réside dans sa capacité à être stocké à grande échelle sur plusieurs saisons. Dans de nombreux secteurs, notamment la pétrochimie, la sidérurgie, la chimie et les transports (en particulier l'aviation), l'hydrogène vert est souvent le seul moyen d'assurer une décarbonation profonde. Selon la Commission internationale de l'énergie hydrogène, le marché de l'hydrogène devrait atteindre 2 500 milliards de dollars d'ici 2050.
« L’hydrogène est un carburant très léger », a déclaré à l’Associated Press Dan Rutherford, chercheur spécialisé dans la décarbonation des voitures et des avions au sein du Conseil international des transports propres (ICCT), une organisation environnementale. « Mais il faut de grands réservoirs pour stocker l’hydrogène, et ces réservoirs sont très lourds. »
Par ailleurs, l'utilisation de l'hydrogène comme carburant présente des inconvénients et des obstacles. Par exemple, le stockage de l'hydrogène gazeux refroidi à l'état liquide nécessiterait d'importantes infrastructures nouvelles et coûteuses dans les aéroports.
Rutherford reste néanmoins prudemment optimiste quant à l'hydrogène. Son équipe estime que les avions à hydrogène pourront parcourir environ 3 380 kilomètres d'ici 2035.
Date de publication : 16 mars 2023