Les avions électriques commerciaux peuvent sembler assez futuristes, mais les premiers pourraient être en service dès 2026. Nous jetons un coup d'œil à l'avenir des avions électriques.
Les avions électriques, c'est pour bientôt ?
Les avions électriques peuvent sembler assez futuristes, mais le tout premier vol à propulsion électronique a eu lieu en 1883 et, récemment, il y a eu une tentative pour créer des avions électriques commerciaux pour transporter des passagers sans avoir besoin de carburant à réaction. Le premier avion de ce type pourrait être en service en 2026. Nous nous penchons sur l'avenir des avions électriques, sur la proximité de leur présence dans nos cieux, sur leur fonctionnement et sur les obstacles technologiques qui freinent encore leur production.
Les avions électriques de transport de passagers sont déjà une réalité
À la suite de la signature des accords de Paris sur le climat en 2016 ‒qui visent à atteindre des émissions nettes de carbone nulles d'ici 2050‒ les investissements et l'innovation dans les technologies à propulsion électrique se sont accélérés, et nous ne sommes plus qu'à quelques années de voir des avions électriques faire voler des passagers dans le monde entier.
Des pays comme le Danemark et la Suède ont déjà annoncé leur intention de rendre tous les vols intérieurs sans carburant fossile d'ici 2030, tandis que United Airlines a acheté 100 avions électriques de 19 places à émissions nulles à la startup suédoise Heart Aerospace et devrait prendre son envol aux États-Unis en 2026, et ce n'est pas tout !
EasyJet
La flotte d'EasyJet pourrait intégrer des avions électriques avant tout autre grand opérateur européen. Le partenariat de la compagnie aérienne avec la startup américaine Wright Electric a permis de développer le Wright 1 : un jet entièrement électrique de 186 places avec une autonomie de 1.200 km qui devrait entrer en service d'ici 2030.
Rolls-Royce
L'avion électrique de Rolls-Royce, Spirit of Innovation, a atteint une vitesse record de 623,4 km/h lors de son premier vol d'essai en 2021. Réputé pour ses moteurs à réaction supérieurs, Rolls-Royce est à l'avant-garde de la révolution par batteries et travaille en étroite collaboration avec d'autres géants de l'aviation comme Airbus pour créer le prochain avion commercial hybride.
NASA
L'avion électrique de la NASA se présente sous la forme du X-57. Chacune des ailes de cet avion est garnie de 12 moteurs électriques avec des hélices pour aider à soulever l'engin dans les airs, ainsi que deux moteurs plus grands à chaque extrémité pour augmenter la capacité de croisière de l'avion. La NASA s'attend à ce que le X-57 ait une autonomie d'environ 160 km, une vitesse de croisière de 276 km/h et une durée de vol maximale de 40 minutes. Pendant ce temps, le géant de l'aérospatiale s'est associé à GE Aviation dans le cadre du programme Electric Powertrain Flight Demonstration (EPFD) afin de développer un moteur électrique hybride de classe mégawatt qui pourrait alimenter un avion monocouloir.
Boeing
Boeing a également testé son propre véhicule aérien de passagers (PAV) électrique. L'avion entièrement autonome, qui pourrait être prêt d'ici 2023, a une autonomie maximale de 80 km et a été conçu pour Uber Air et son service de taxi volant. Aurora Flight Sciences, filiale de Boeing, a également été sollicitée pour des services de modification d'aéronefs, d'intégration de systèmes et de tests en vol pour le projet EPFD de la NASA.
Airbus
L'E-Fan 1.1 d'Airbus est devenu le premier avion électrique à traverser la Manche en 2015. L'entreprise investit désormais dans le développement d'avions commerciaux à propulsion hybride avec des moteurs à réaction soutenus par des batteries, comme l'E-Fan X, tandis que leur projet EcoPulse étudie comment minimiser la quantité d'énergie nécessaire pour les propulseurs.
Eviation
Le fabricant israélien Eviation construit actuellement ce qui pourrait être le premier jet privé électrique. L'Alice est un avion de neuf passagers et deux membres d'équipage qui ne produit aucune émission de carbone, réduit considérablement le bruit et coûte une fraction de son coût d’exploitation par heure de vol. Le système de batterie Alice à volume unique et à haute densité énergétique est fabriqué à partir de cellules de batterie actuellement disponibles sur le marché et ne dépend pas des progrès futurs. La société affirme que l'avion, qui pourrait être en service d'ici 2024, pourra voler à 407 km/h et parcourir jusqu'à 440 milles nautiques.
Ampaire
L’Electric EEL d'Ampaire, une startup de Los Angeles, est l'un des premiers avions hybrides électriques à obtenir l'approbation de la FAA dans le cadre de la certification des avions expérimentaux. Combinant l'électrique et le kérosène, le Cessna 336 Skymaster modifié pour trois passagers a effectué un vol d'essai de 548 km en 2020, ce qui, selon l'entreprise, est le plus long vol électrique-hybride jamais réalisé pour un avion commercial.
Comment fonctionnent les avions électriques?
Les véhicules électriques circulent sur nos routes depuis des années, mais comment fonctionnent les avions électriques ?
Comme leurs équivalents automobiles, les avions électriques ont des moteurs alimentés par des batteries lithium-ion au lieu de carburant. Lorsqu'elle est chargée électriquement, une réaction chimique à l'intérieur de la batterie fait que le lithium libère des électrons, créant ainsi des ions lithium. Ceux-ci se déplacent alors d'un côté à l'autre de la batterie (de l'anode à la cathode) et ils alimentent le dispositif qui y est attaché, dans ce cas, un propulseur.
Cette réaction chimique se poursuit jusqu'à ce que tous les électrons aient atteint la cathode. La batterie doit alors être rechargée à l'aide d'une source d'électricité externe pour remplacer les électrons utilisés et les envoyer vers l'anode.
Ce processus rend les moteurs électriques très puissants avec de brèves décharges. Cependant, la qualité n'est pas idéale lorsqu'il s'agit de piloter un jet commercial lourd et long-courrier.
Quels défis posent les avions électriques ?
Le premier vol à propulsion électronique au monde a eu lieu en 1883, et les récents progrès de la technologie des batteries ont permis la production de véhicules routiers incroyablement rapides, alors pourquoi sommes-nous encore loin de pouvoir utiliser des 747 ou des A380 entièrement électriques ?
Le principal défi aujourd'hui est de faire voler des avions plus grands sur de longues distances. Le problème étant que les batteries lithium-ion actuelles n'offrent pas la même densité énergétique qu'un moteur à réaction. Pour alimenter un gros avion commercial sur de longues distances, il faudrait plusieurs batteries qui représenteraient jusqu'à 60 % du poids total de l'avion, contre 30 % seulement pour le carburant. Ce rapport poids/puissance signifie que les avions à la tête de la course zéro carbone ne peuvent transporter que de petits groupes sur des vols courts. Le Wright 1, soutenu par EasyJet, par exemple, est conçu pour transporter des passagers pendant une heure seulement.
Le temps et le prix jouent également un rôle dans l'équation. La certification d'un nouvel avion est un processus ardu et coûteux, avec un délai d'attente de cinq à sept ans pour une conception entièrement nouvelle. Une fois qu'un avion est construit, il doit subir de multiples tests et approbations avant de pouvoir être livré sur le marché.
Sommes-nous encore loin des jets privés électriques ?
Mis à part quelques exceptions comme le Wright 1 soutenu par EasyJet, la plupart des avions entièrement électriques qui devraient sortir au cours de la prochaine décennie sont plus petits que les jets commerciaux fonctionnant au kérosène et ont une autonomie plus courte, ce qui les rend plus adaptés à un usage privé.
Les jets privés peuvent accueillir jusqu'à 20 passagers et effectuer des vols plus courts que les avions commerciaux. Un turbopropulseur, par exemple, ne peut couvrir que 2.400 km sans escale. Les avions électriques ne peuvent pas tout à fait atteindre ce niveau, mais comme la moitié des vols mondiaux couvrent moins de 800 km, ils conviennent bien aux clients des jets privés qui parcourent de courtes distances.
Toutefois, avant que ces types d'appareils ne décollent, les taxis aériens, semblables à des drones ou à des hélicoptères futuristes, promettent des avantages en termes de prix et commodité par rapport aux vols urbains. Ces eVTOL (avions à décollage et atterrissage vertical électrique) devraient être présents dans nos cieux dans les années à venir, transportant quelques passagers sur de courtes distances dans un hélicoptère entièrement électrique. Archer Aviation est l'une des organisations les plus proches de mettre ce type d'avion à la portée du grand public. Leur eVTOL a obtenu la certification de navigabilité de la FAA et a effectué son premier vol stationnaire réussi en 2021. Il sera livré au marché d'ici la fin de 2024, transportant quatre passagers 60 miles à une vitesse pouvant atteindre 240 km/h.
Les avions commerciaux hybrides arriveront-ils en premier ?
De la même manière que les véhicules routiers hybrides (comme la Toyota Prius) ont été popularisés avant les voitures entièrement électriques, nous verrons probablement la même chose dans l'aviation. À court terme, il est probable que les batteries jouent un rôle dans la réduction de l'empreinte CO2 d'un avion plus grand dans une application appelée micro-hybridation, où les batteries alimentent les fonctions non propulsives, comme la climatisation, la pressurisation de la cabine, les communications, les commandes de vol et le train d'atterrissage.
La micro-hybridation pourrait également être utilisée pour certaines fonctions du moteur au sol et même en vol. Par exemple, des batteries pourraient remplacer les unités auxiliaires à gaz pour fournir de l'énergie sur le tarmac et aider à démarrer le moteur principal. L'énergie électrique pourrait également être utilisée pour assister les moteurs thermiques pendant le roulage et la descente. Cette forme de production d'énergie pourrait réduire de 6 % l'empreinte écologique d'un avion.
Au fur et à mesure que la technologie progresse, il est possible que des batteries alimentent des moteurs individuels, comme dans le cas de l'Airbus E-Fan X, ou les éléments du vol qui nécessitent le plus de puissance, comme le décollage et l'atterrissage. S'il faudra peut-être attendre des décennies avant de pouvoir s'envoler vers des destinations lointaines à bord d'un avion commercial entièrement électrique, la course à la production de batteries au lithium plus efficaces sur le plan énergétique s'intensifie et, par conséquent, la technologie progresse à un rythme impressionnant. Cela signifie que nous n'aurons peut-être pas à attendre trop longtemps.
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