Zéro émission. La réponse d’Airbus

ZEROe, comme «  zéro émission  ». C’est le nom du projet lancé par Airbus, qui a pour but de créer et de mettre en service des avions volant à l’hydrogène. Pourquoi avoir choisi ce carburant  ? A quoi ressembleront ces appareils  ?

Image de synthèse des 3 prototypes ZEROe présentés par Airbus. (ill. Airbus)

Les ressources fossiles telles que le pétrole seront bientôt épuisées. Selon l’International Energy Agency, nous n’avons plus que 54 ans de pétrole devant nous L’hydrogène est une ressource alternative au pétrole, et les ingénieurs d’Airbus y voient une énergie intéressante. Dans son « Plan de soutien à l’aéronautique, pour une industrie verte et compétitive », présenté le 12 juin 2020, le gouvernement français prévoit un avion zéro émission carbone, volant à l'hydrogène, dès 2035. Cette date est précisément celle qu’annonce Airbus pour la sortie de ses modèles à l’hydrogène.

Le plan du gouvernement est étroitement lié à celui d’Airbus, ce qui prouve l’envie de bien mener cette transition si importante. Les deux travaillent ensemble et cela permet d’augurer une transition plus rapide et plus efficace.

Airbus a annoncé le 20 septembre 2020 son projet intitulé ZEROe qui présente 3 prototypes d’avions futuristes. Le but est de voler sans émissions carbone et de préserver l’environnement. Selon le PDG Guillaume Faury : « Il s’agit d’un moment historique pour le secteur de l’aviation commerciale dans son ensemble (…) Les concepts que nous dévoilons aujourd’hui offrent au monde un aperçu de notre ambition de conduire une vision audacieuse pour l’avenir du vol zéro émission. ». Cette citation illustre bien les motivations de l’entreprise, sa vision futuriste lui donne un avantage commercial et médiatique par rapport à ses concurrents et cela lui permettra peut-être de devenir le leader dans cette branche. Le projet d’Airbus comporte 3 modèles : un avion à double flux, un avion à turbopropulseur, et un avion « corps à aile mixte ».

Le ZEROe à double flux. (ill. Airbus)

L’avion fonctionnant avec un moteur à double flux, pourra accueillir entre 120 et 200 passagers et aura une autonomie de 2000 milles nautiques ce qui correspond à 3218 km. Il sera propulsé par un moteur à turbine à gaz modifié fonctionnant à l’hydrogène

Le ZEROe à turbopropulseur. (ill. Airbus)

L’avion à turbopropulseur n’accueillera qu’une centaine de passagers au plus. Ce dernier fonctionnera avec un turbopropulseur (et non un turboréacteur) qui sera alimenté à l’hydrogène et sera capable de parcourir quelque 1000 milles nautiques soit environ 1600 km. Cette limitation rendra l’avion plus adapté à des vols de courte ou moyenne distance.

Le ZEROe "corps à voilure mixte". (ill. Airbus)

L'appareil « corps à voilure mixte » permettra d’accueillir environ 200 passagers. Il a l’apparence la plus futuriste : l’aile et le fuselage ne font qu’un. Pour ce qui est de l’autonomie, elle est aussi d’environ 2000 milles nautiques soit 3218 km.

La fusion de l’aile et du fuselage permet un très grand volume de stockage et de multiples options. Ainsi on pourrait y stocker les batteries hydrogène et augmenter le rayon d’action de cet avion. De plus, cet espace pourrait être utilisé pour stocker du fret, ce qui sera un avantage dans le cadre d’une exploitation commerciale.

Ces trois avions seront-ils « propres » ? Certes, la combustion de l’hydrogène n'émet que de l'eau. Néanmoins, la production de l’hydrogène engendre une pollution bien réelle, car elle est obtenue à partir de ressources énergétiques « sales »  telles que le charbon, le pétrole ou le méthane.

Edern KERROUX, Pierre-Yves LAPLACE, Tom LEFEBVRE

Fonctionnement d’une pile à hydrogène

Cellule élémentaire d'une pile à hydrogène. (ill. EAS HyMob)

Au sein d’une pile, une réaction d’oxydoréduction se forme, ce qui permet de créer de l’électricité et de la chaleur. Au niveau de l’anode, la molécule d’hydrogène, au contact d’un catalyseur tel que le platine, se décompose et libère des électrons qui permettent la création d’un courant électrique. C’est l’oxydation :

2 H2 →  4 H+ + 4 e–

Par ailleurs, au niveau de la cathode, l’oxygène, au contact avec les électrons libérés par la précédente réaction réagit. C’est la réduction :

O2 + 4 e–  →  2 O2-

Enfin, les protons hydrogène, lorsqu’ils arrivent à la cathode, ils se recombinent avec les ions d’oxygène et forment de l’eau :

4 H+ + 2 O2- →  2 H2O

Même si le principe est simple, on remarque que sa mise en application est très complexe