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L'Usine de l'Energie

La pile à combustible prend son envol

Hassan Meddah ,

Publié le

Energie de propulsion pour les appareils légers, source auxiliaire pour les avions commerciaux, la pile à combustible « zéro émission de CO2 » séduit les avionneurs.

La pile à combustible se prépare à prendre le chemin des airs. Boeing compte généraliser ce type d'alimentation dès 2017 dans ses avions commerciaux. Les avionneurs touchent au but après avoir longtemps testé la technologie. Ainsi, en 2008, au cours d'un vol d'essai sur un Airbus A320, un système de piles à combustible avait déjà alimenté le circuit hydraulique de secours, via une pompe à moteur électrique, pour actionner les ailerons et volets de l'appareil.

L'industrie aéronautique, qui s'est engagée à réduire ses émissions de CO2 de 50 % entre 2000 et 2020, voit dans la pile à combustible une source d'alimentation électrique plus écologique que les solutions actuelles. Grâce à la combustion froide d'hydrogène et d'oxygène, elle génère seulement de l'eau comme sous-produit résiduel. Or, aujourd'hui, l'électricité produite à bord provient de la captation d'une partie de l'énergie de rotation des moteurs, eux-mêmes alimentés en kérosène. Autre avantage : la pile à combustible pourrait parfaitement accompagner l'électrification croissante des avions. Par exemple, les freins du futur long courrier de Boeing seront commandés de manière électrique. « Les systèmes électriques remplacent avantageusement les systèmes hydrauliques : ils sont plus faciles à distribuer dans l'ensemble de l'avion, plus légers et plus faciles à maintenir. Les avions gros porteurs futurs pourraient requérir une puissance électrique installée de 1 mégawatt », explique Michel Laroche, le directeur technique du groupe Safran.

Toutefois, la puissance des piles à hydrogène actuelles, limitée à une vingtaine de kilowatts, restreint leur intérêt immédiat. Les utiliser pour la propulsion des avions commerciaux n'est pas envisageable. « Cela nécessiterait une énergie électrique mille fois supérieure à celle produite lors du vol d'essai », explique Airbus. Boeing, qui s'appuie sur la technologie du japonais IHI, envisage d'ailleurs de l'exploiter pour alimenter les systèmes de divertissement multimédia des passagers, l'éclairage cabine, la cuisson des repas...

LE STOCKAGE DE L'HYDROGÈNE RESTE PROBLÉMATIQUE

 

En revanche, du côté des avions légers, la vingtaine de kilowatts disponible suffit à assurer la propulsion durant la phase de vol de croisière. En 2008, Boeing a fait voler un premier prototype. En France, la jeune société Lisa Airplanes conçoit l'Hy Bird, un avion 100 % électrique qui pourrait effectuer son premier vol dès 2011. « Avec une charge de 2,5 kg d'hydrogène, on pourra voler durant une heure et demie à 150 km / heure », précise Vanessa Troillard, chef de projet pour l'avionneur.

Les défis sont encore nombreux avant d'aboutir à une solution mature. « Les recherches portent sur l'architecture même du système de piles à combustible, distribuée ou mutualisée ; mais aussi sur la possibilité d'utiliser d'autres combustibles que l'hydrogène, comme le kérosène... », estime Michel Laroche, de Safran. Pour répondre au défi de l'avion électrique, il faut aussi optimiser la quantité d'énergie produite par unité de masse de combustible utilisé. Le stockage de l'hydrogène reste problématique. Il nécessite des réservoirs volumineux et lourds : deux points noirs pour tout avionneur qui se respecte.

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