Un nouveau rapport conclut que les turbopropulseurs ATR et De Havilland Canada alimentés par pile à combustible pourraient avoir une autonomie suffisante pour couvrir la plupart des routes à turbopropulseurs typiques, mais uniquement lorsqu’ils transportent beaucoup moins de passagers.
Pour cette raison, les compagnies aériennes utilisant de tels turbopropulseurs modifiés – dont les conceptions restent à prouver et en cours de développement – devraient exploiter beaucoup plus de vols pour répondre à la même demande du marché, selon le rapport du Conseil international sur les transports propres (ICCT).
Publiée le 2 août, l’étude de l’ICCT prévoit également que les coûts de ravitaillement en hydrogène diminueront considérablement au cours des prochaines décennies. Il indique que les piles à combustible utilisant de l’hydrogène liquide – qui doit être maintenu à une température inférieure à -253 ° C (-423 ° F), ce qui pose un autre défi – offriraient une plus grande autonomie que celles utilisant de l’hydrogène gazeux.
« Un avion à turbopropulseur à combustible fossile équipé d’un stockage d’hydrogène et d’une propulsion par pile à combustible est plus économe en énergie et moins intensif en carbone, mais plus cher en carburant », déclare l’ICCT, qui a des bureaux à Washington, DC. « Il aurait des capacités de charge utile et d’autonomie inférieures, mais réduirait les émissions (de gaz à effet de serre) de 88%. »
Une poignée d’entreprises s’efforcent de mettre sur le marché des avions à hydrogène, décrivant l’hydrogène – qui émet de l’eau lorsqu’il est converti en énergie – comme la solution de réduction des émissions de carbone de l’industrie aéronautique. Les moteurs peuvent être conçus pour brûler de l’hydrogène comme carburant, ou les piles à combustible peuvent utiliser l’hydrogène pour produire de l’électricité pour alimenter les moteurs.
Parmi les acteurs figurent la société américaine ZeroAvia, qui développe des systèmes de propulsion à pile à combustible pour les avions et a testé son système en vol à l’aide d’un Dornier 228 modifié. Une autre, Universal Hydrogen, a testé en vol un Dash 8 alimenté en partie par des piles à combustible et développe également le modification pour les ATR. Au Royaume-Uni, Cranfield Aerospace Solutions développe une conversion de pile à combustible pour un Britten-Norman BN2 Islander.
Malgré l’optimisme, de grands défis techniques, pratiques et d’infrastructure demeurent.
« La modernisation des avions à pile à combustible sera un banc d’essai clé pour l’utilisation de l’hydrogène dans l’aviation, où le succès permettrait à des avions plus grands et propres d’entrer sur le marché de l’aviation commerciale », a déclaré l’ICCT.
Son rapport examine un ATR 72 modifié par une pile à combustible en tant que cas d’essai, explorant les limites d’autonomie et de capacité imposées par l’hydrogène comme carburant.
L’hydrogène a une densité d’énergie inférieure à celle du carburéacteur, avec quatre fois le volume par unité d’énergie. Par conséquent, obtenir une autonomie suffisante d’un ATR à hydrogène nécessiterait que la cabine de l’avion soit équipée de réservoirs de carburant supplémentaires. Cela signifie supprimer des sièges. Ce concept de « stockage modulaire d’hydrogène » est similaire à celui envisagé par Universal Hydrogen.
« Le transport de plus d’hydrogène augmente l’autonomie maximale d’un avion, tout en réduisant sa capacité en passagers », indique le rapport de l’ICCT.
Un ATR 72-600 tout neuf, propulsé par des turbopropulseurs Pratt & Whitney Canada PW127, peut transporter jusqu’à 78 sièges et a une autonomie de 740 nm (1 370 km).
Par comparaison, l’ICCT estime qu’un ATR 72 alimenté par une pile à combustible à hydrogène liquide transportant 70 passagers aurait une portée inférieure à 250 nm. Mais la suppression de 28 sièges et l’installation de réservoirs d’hydrogène dans les rangées vides donneraient à l’avion, désormais doté de 42 sièges, une autonomie de 945 nm – même plus loin que l’avion d’usine.
Dans la pratique, les limitations de passagers signifient que les avions à pile à combustible ne pourraient remplacer directement que 15 à 20 % du marché des turbopropulseurs. Mais en ajoutant plus de vols, ces avions pourraient capturer la majorité du marché, selon l’ICCT.
Le coût de l’hydrogène vert, qui est produit à partir de sources d’énergie renouvelables, est considéré comme un facteur susceptible d’entraver son utilisation comme carburant.
Mais l’ICCT pense que ces coûts se rapprocheront des coûts du carburéacteur dans les décennies à venir, grâce à des facteurs tels que la disponibilité aux États-Unis d’énergie renouvelable bon marché et parce que l’hydrogène est plus efficace que le carburéacteur.
L’ICCT estime que les « coûts de ravitaillement » en hydrogène vert pour un ATR modifié seraient de 29 à 40 % supérieurs à ceux du kérosène aux États-Unis en 2030, mais moins chers d’ici 2050.
Mais l’hydrogène vert acheté en Europe, où il est « censé être plus cher à produire », coûtera probablement environ deux fois plus cher que le carburéacteur d’origine fossile en 2030, et 50 % de plus en 2050. les frais de remplacement des systèmes de piles à combustible, qui pourraient devoir être remplacés tous les 3,5 ans.
