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La propulsion des avions est basée sur des moteurs à combustion qui utilisent le pétrole comme source d’énergie. Cette technologie a un impact important sur l’environnement par l’émission de polluants tels que le monoxyde de carbone et les oxydes d’azote ainsi que par l’émission de gaz à effet de serre, dont le principal élément est le dioxyde de carbone. Aujourd’hui, l’aviation est responsable de plus de 2 % des émissions mondiales de CO2.
Pour participer à l’effort mondial engagé par plus de 120 pays pour atteindre la neutralité carbone d’ici 2050, les opérateurs aérospatiaux sont entrés dans une ère d’innovation pour changer les paradigmes de cette industrie et des concepts d’avions électriques sont ainsi envisagés.
En effet, la propulsion électrique constitue un potentiel d’avenir et promet de rendre les vols plus silencieux, potentiellement plus sûrs, et surtout de réduire les émissions de gaz à effet de serre.
Toutefois, l’exploitation commerciale se heurte à des lacunes technologiques fondamentales sur lesquelles les opérateurs aérospatiaux doivent travailler afin de combler le retard technologique en matière de propulsion électrique. Les considérations de poids font partie des principaux défis, en raison de composants tels que les batteries et leurs densités, les moteurs électriques, les générateurs et les convertisseurs.
Expérimenter la propulsion électrique hybride
Bien que la plupart des aéronefs en cours de développement soient entièrement électriques avec uniquement des batteries comme source d’énergie, les développements les plus importants expérimentent actuellement la propulsion électrique hybride qui peut aider à augmenter la fiabilité du système et la distribution de la puissance. Les systèmes de petits avions sont utilisés comme moyen d’études expérimentales de mise à l’échelle, compte tenu des niveaux de puissance réduits par rapport aux avions de transport commercial utilisant des turbofans.
La société Ampaire a récemment effectué une mission de vol expérimental de 1 880 miles avec un avion de démonstration hybride-électrique EEL (Cessna) équipé d’un moteur à combustion conventionnel et d’une transmission électrique indépendante. L’EEL a démontré une économie de carburant allant jusqu’à 40% par rapport à un Cessna Skymaster standard, sur lequel il est basé.
Récemment, le Conseil national de recherches du Canada et sa division de recherche aérospatiale ont mis en œuvre un système de moteur électrique hybride sur un Cessna 337. Ils ont remplacé le moteur arrière d’origine de l’avion par un système de propulsion entièrement électrique comprenant un moteur électrique, une batterie et des systèmes connexes. Le prototype est également équipé de systèmes électriques alimentés par la tension la plus élevée jamais mise en œuvre sur un aéronef.
La technologie de propulsion hybride semble connaître une évolution rapide pour apporter les avantages de l’électrification aux marchés de l’aviation. L’industrie aérospatiale suit donc le même chemin que l’industrie automobile, qui a connu une évolution progressive des véhicules hybrides aux véhicules entièrement électriques.
Ces avancées technologiques contribueront à l’élaboration de normes de certification pour les marchés émergents des aéronefs électriques, notamment les véhicules de mobilité aérienne urbaine, qui reposent également sur des systèmes de propulsion électrique complexes.
Le rythme des activités de développement s’accélère et le paysage aérospatial évolue rapidement. Développer des systèmes légers et moins encombrants pour assurer l’autonomie et l’endurance des avions électriques de longue durée sont des défis à relever.
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