Avion à hydrogène en 2035 : bonne ou mauvaise idée ? Décryptage d’un expert

Roissy-Charles-de-Gaulle YAB

Aérogare 2, aéroport Roissy-Charles-de-Gaulle, Val-d’Oise. © Yann Arthus-Bertrand

En partenariat avec Futura :

La mise en service d’un avion commercial à hydrogène zéro émission en 2035. C’est le projet dévoilé par Airbus il y a quelques jours. Un projet pour le moins ambitieux. Pour tenter de savoir s’il est réalisable, Futura en a discuté avec Stéphane Andrieux, membre de l’Académie des technologies.

Devenir, dès 2035, le premier constructeur à faire voler un avion commercial zéro émissions à hydrogène. C’est l’ambition affichée par Airbus. Mais 2035, c’est déjà demain. Alors, à quel point ce projet est-il réalisable ? C’est la question que nous avons posée à Stéphane Andrieux, membre de l’Académie des technologies et Directeur scientifique général de l’Onera.

« Ce qui m’étonne en premier lieu, c’est cette annonce isolée d’Airbus. Nous parlons là d’un projet d’envergure et je ne crois pas qu’un avionneur puisse faire avancer les choses sans le soutien d’un motoriste — et vice versa. » Car pour faire voler un avion à hydrogène, il va falloir recourir à des intégrations motrices très particulières. C’est une première difficulté qui devra être surmontée.

Une première parmi beaucoup d’autres. « L’hydrogène ne devrait pas être considéré comme l’alpha et l’oméga de la transition énergétique du transport aérien. » La solution n’est, par exemple, d’emblée pas envisageable pour les long-courriers. Et sur les court-courriers, la concurrence du train est particulièrement marquée. « L’hydrogène doit trouver sa place dans l’offre de transport. »

L’hydrogène, pas nécessairement synonyme de zéro émissions

D’autant que s’il semble apporter une solution écologiquement intéressante pour la mobilité terrestre, la question se pose un peu différemment dans les airs. Les piles à combustible au cœur des véhicules à hydrogène, les turbines, ne rejettent certes que de la vapeur d’eau. « Mais la vapeur d’eau, c’est un gaz à effet de serre. Et si ces rejets semblent insignifiants en regard des émissions naturelles sur la terre ferme, des avions à hydrogène émettraient, eux, de la vapeur d’eau, à la limite de la troposphère. Or en 2005 déjà, des études avaient montré que les traînées de condensation pouvaient participer à hauteur de 5 % au forcing anthropique. Une contribution bien supérieure à la contribution du secteur de l’aviation aux émissions globales de gaz à effet de serre qui est estimée à moins de 2 %. La question des rejets de vapeur d’eau n’est donc pas anodine. »

Et il faut ajouter à cela que la combustion de l’hydrogène à température élevée conduit à la formation d’oxydes d’azote, les fameux NOx. Ils contribuent peu au réchauffement climatique, mais ils ont un effet certain sur la qualité de l’air que nous respirons. Notamment dans les zones aéroportuaires. Car « ils seront émis en plus grande quantité dans les phases de décollage qui mobilisent 100 % de la puissance de l’appareil. »

La question épineuse de l’avionabilité 

« Pour revenir au point clé de l’avionabilité, la première question qui se pose est la suivante : est-il possible de faire décoller un avion à hydrogène ? » Pour propulser un A320 dans les airs, il faut mobiliser  une puissance de l’ordre 20 MW. « C’est une puissance gigantesque. La solution se trouvera peut-être dans une hybridation. »

Qu’en sera-t-il des réservoirs ? « Il existe des concepts de configuration « à bulle », un peu comme les Beluga, mais leur efficacité aérodynamique laisse à désirer. Et il y a aussi le problème de la cryogénie. Gérer de l’énergie à -250 °C, ce n’est pas trivial. » Sans parler du problème des fuites et des explosions. « La question se pose essentiellement dans des enceintes confinées, lorsque la composition stœchiométrique est suffisante. En plein air, c’est moins critique. »

Une fois toutes ces difficultés techniques résolues, la certification d’un avion à hydrogène pourrait aussi prendre du temps. « D’autant que nous ne sommes pas sortis de l’affaire des Boeing 737 Max qui a éclairé d’un jour assez cru le processus et son nécessaire besoin de rigueur. Cela pourrait compliquer l’acceptabilité sociétale de tels appareils. »

L’hydrogène au cœur du projet 

Se posent enfin des questions liées à la problématique même de l’hydrogène et des infrastructures indispensables à son déploiement. Notons d’abord que l’arrivée de l’hydrogène dans les zones aéroportuaires pourrait constituer une véritable opportunité. « Bien sûr, il faudra repenser la sécurité. Manipuler de l’hydrogène, c’est quelque chose que l’on sait faire. Mais cela reste délicat et cela coûte encore cher. On peut s’appuyer sur les expériences de l’aérospatial, mais l’environnement d’un aéroport est très différent de celui d’une base de lancement. Ceci étant dit, amener de l’hydrogène dans les aéroports pourrait ouvrir la porte à d’autres usages.

Et pour produire l’hydrogène nécessaire à tout cela — rappelons qu’aujourd’hui, l’aviation consomme dans le monde un peu plus de 350 Mt de pétrole par an —, il faudra trouver un moyen efficace. Un électrolyseur — qui produit de l’hydrogène à partir d’électricité et d’eau — ne peut pas fonctionner seulement lorsque vous avez un peu d’électricité à y injecter. C’est une machine très fine dont le rendement et la durée de vie peuvent être altérés par un fonctionnement intermittent alimenté par les opportunités de disponibilités en électricité renouvelable. Le nucléaire pourrait constituer une solution. »

Rester ambitieux, mais raisonnable

« Malgré toutes ces difficultés, ça vaut vraiment le coup d’essayer. Se débarrasser de la molécule carbone, c’est forcément une bonne idée. Parce qu’il n’y a pas que le CO2. Il y a aussi les suies ou les molécules aromatiques.

Le contexte aujourd’hui, du moins avant la crise sanitaire, est à la progression du transport aérien de 5 % par an alors que le gain technologique sur les consommations ne dépasse pas les 1,5 % par an. Nous avons donc besoins de ruptures. Mais il ne faudrait pas tomber dans le travers de l’assèchement des financements de recherche et développement au bénéfice d’une seule et unique piste… qui n’est pas la plus facile. »

Avion à hydrogène en 2035 : bonne ou mauvaise idée ? décryptage d’un expert

Un article de Nathalie Mayer, retrouvez d’autres articles sur Futura

5 commentaires

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    • Gérard Montpetit

    L’article mentionne l’électrolyse en utilisant l’électricité; présentement seulement 5% de l’hydrogène est produite par ce procédé. L’autre façon de produire de l’hydrogène, c’est à partir des énergies fossiles. La formule chimique du méthane, c’est CH4. Présentement , le Premier ministre de l’Alberta(province productrice de sables bitumineux!) veut sauver l’industrie pétrolière en utilisant son pétrole «sale» pour devenir un leader mondial dans le domaine de l’hydrogène!!! Il faut examiner ce concept dans son «empreinte totale».

    • Serge Rochain

    Sans doute pas une bonne idée au moins tant que l’hydrogène est par lui-même un produit de reformage d’hydrocarbures et ce n’est sans doute pas la seule restriction, alors …… 2035 ?

    • Jean Grossmann

    Selon moi bonne nouvelle

    Les Français qui sont à la traîne pour le chauffage de l’habitat et qui peine à attraper leur retard par rapport aux japonais en ce qui concerne la voiture ont un passé prestigieux avec le Concorde et une place à prendre en tant que leader avec l’avion à hydrogène. Mais attention! il faudra tenir compte autant des fondamentaux que du petit détail.

    Pour le fondamental et comme le fait remarquer GoodPlanet il faudra peut-être
    vu la poussée utile concevoir un système hybride pour assurer le décollage

    Ceci comme cela pourrait être envisagé dans mon site sur l’energie pour le chauffage de l’habitat

    je pensais réserver mes travaux pour l’ IESF mais vu l’urgence de notre transition je passe le lien pour le commun des mortels

    https://www.dropbox.com/s/izxfue8won6yz76/urgence.pdf?dl=0

    Balendard

    • Eric HUYNH

    Airbus propose un avion propulsé à l’hydrogène en 2035. C’est très intéressant. Mais est-ce réaliste? Au-delà des problèmes techniques et réels soulevés dans l’article, il y en a un qui n’est pas évoqué. La R&D nécessaire pour mettre au point cet avion à hydrogène va coûter des milliards. Alors que les avionneurs ont bu la tasse au premier semestre (déficit de 1,9 milliard au S1 pour Airbus et pas d’amélioration sensible en vue avant quelques années).
    J’ai peur qu’Airbus, dans les années à venir, pense plus à sa survie qu’à l’avion à hydrogène (et c’est bien naturel).

    • DESCLAUD Patrice

    Pour ceux qui ont vu la vidéo d’Airbus de présentation de ce projet (certes très « marketing à l’américaine »), il y a pas mal de réponses. Il y a un partenaire motoriste (qui n’est pas Rolls Royce ou dans le Brexit). En outre ils ne visent pas des monstres très longs courriers (3 familles d’avions).
    Les difficultés sont appréhendées et pas sous-estimées (y compris l’aspect hybridité, plus de réservoirs dans les ailes, cryogénie, …).
    On doit pouvoir réfléchir vite (ils le font je pense) et tenter de reconvertir ce secteur; il faut des alternatives : c’est une voie. Cela n’empêche pas d’en mesurer tous les impacts et difficultés lucidement.
    On a besoin de grands projets et nos industries en manquent. Cela doit se faire de manière sérieuse et en se gardant aussi de la confidentialité industrielle (Chine, USA, …).

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