Le processus de décarbonisation du transport aérien a commencé il y a des années, mais l’inquiétude concernant l’approvisionnement en pétrole, notamment à la lumière de la guerre russo-ukrainienne, a donné un nouvel élan aux efforts du secteur

L’aviation doit encore mettre fin à sa dépendance de 70 ans vis-à-vis du cocktail d’hydrocarbures hautement polluant connu sous le nom de kérosène, mais plusieurs initiatives propulsent le secteur vers un avenir plus propre. Celles-ci sont axées sur le carburant aviation durable (SAF), l’hydrogène liquide et l’énergie électrique, pure et hybride.

Le SAF peut être obtenu à partir d’une série de sources renouvelables – par exemple, les déchets forestiers, les huiles de cuisson usagées, les emballages alimentaires et même les tasses à café jetables qui seraient autrement destinées à la mise en décharge. Étant donné qu’une grande partie de la biomasse renouvelable utilisée dans sa production absorbe le carbone de l’atmosphère, le SAF a « le potentiel de réduire les émissions de gaz à effet de serre jusqu’à 80 % par rapport au carburéacteur classique », selon Shell.

De nombreuses compagnies aériennes se sont engagées à adopter le SAF. Par exemple, le propriétaire de BA, International Airlines Group, s’est engagé à alimenter 10 % de ses vols avec ce carburant d’ici 2030. En mai, elle a pris livraison d’un lot de SAF produit dans la raffinerie du Lincolnshire de la compagnie pétrolière américaine Phillips 66. Ce carburant sera ajouté à l’infrastructure de pipelines qui alimente les aéroports du Royaume-Uni.

De même, United Airlines a accepté d’acheter jusqu’à 52,5 millions de gallons de SAF au raffineur finlandais Neste sur trois ans pour alimenter ses services à partir de l’aéroport Schiphol d’Amsterdam.

Le responsable du développement durable de United Airlines, Lauren Riley, rapporte que « la demande des clients de limiter leurs émissions de vol augmente de façon exponentielle. Cet accord signifie que les clients prenant des vols à partir d’Amsterdam et, potentiellement, d’autres aéroports, seront partenaires de nos efforts de durabilité. »

La recherche d’une alternative durable

Malgré ces exemples de premier plan, une action plus concertée est encore nécessaire pour garantir une adoption à l’échelle de l’industrie, selon Simon Burr, directeur de l’ingénierie et de la technologie au sein de la branche aérospatiale civile de Rolls-Royce. Il reste des obstacles à l’utilisation à grande échelle de la SAF, dit-il. Les principaux d’entre eux sont son manque actuel de « disponibilité, d’évolutivité et d’accessibilité financière ». Nous devons donc agir à l’échelle mondiale dans des forums tels que l’assemblée générale de l’Organisation de l’aviation civile internationale. Il est vital que les gouvernements s’accordent sur un objectif de décarbonisation à long terme. »

La promotion de l’utilisation de la SAF est un élément clé de la stratégie de durabilité de Rolls-Royce. L’entreprise a testé avec succès plusieurs de ses moteurs pour vérifier leur compatibilité avec ce carburant. Son démonstrateur de moteur de prochaine génération, UltraFan, est prêt à subir des tests similaires.

« Grâce à des tests rigoureux, nous savons que nos moteurs peuvent fonctionner au SAF », déclare M. Burr, qui ajoute que, si la production peut être suffisamment développée, « l’adoption du SAF améliorera l’accessibilité financière et créera un environnement dans lequel davantage de compagnies aériennes pourront l’adopter dans le cadre de leur propre vol vers le zéro net. »

L’hydrogène liquide est une autre alternative plus propre au kérosène qui est apparue sur le radar de l’industrie. Le gouvernement britannique injecte 27,2 millions de livres dans un projet dirigé par GKN Aerospace pour développer un système de propulsion à l’hydrogène pour les petits avions qui pourrait être mis à l’échelle. Le projet H2Gear vise à permettre des vols d’ici 2026, grâce à un système qui convertit l’hydrogène en électricité à l’aide d’un système de piles à combustible. Le processus n’émet pas de CO2.

Les partenaires de l’initiative comprennent Aeristech, Intelligent Energy et les universités de Birmingham, Manchester et Newcastle, tandis qu’easyJet fournira un aperçu des exigences opérationnelles et des options pour les démonstrations en vol.

« La technologie est un moteur essentiel pour atteindre nos objectifs de décarbonisation, la propulsion à l’hydrogène étant un précurseur pour les compagnies aériennes court-courriers comme nous », déclare David Morgan, directeur des opérations aériennes d’easyJet. Sa compagnie est optimiste : « Elle pourrait commencer à faire voler ses clients dans des avions propulsés par la combustion de l’hydrogène, l’énergie électrique de l’hydrogène ou un hybride des deux d’ici le milieu ou la fin des années 2030 ».

Rendre les vieilles machines vertes

Alors que l’arrivée de nouveaux avions fonctionnant à l’hydrogène créera une nouvelle catégorie de voyages à l’air plus propre, une autre approche consiste à équiper les avions existants de cette technologie.

Le projet HyFlyer II de ZeroAvia développe des moteurs à hydrogène pour une démonstration sur un avion de 19 places qui, espère-t-il, volera l’année prochaine. La société anglo-américaine travaillera avec le groupe canadien MHIRJ Aviation pour concevoir et équiper des jets régionaux (avions conçus pour transporter moins de 100 personnes sur des vols court-courriers) avec un groupe motopropulseur de 600 kW.

Lors du sommet annuel du Forum économique mondial à Davos en mai, le fondateur et PDG de ZeroAvia, Val Miftakhov, a déclaré que les centaines de vols régionaux qui ont lieu quotidiennement en Amérique du Nord « peuvent et devraient être zéro émission bien avant la fin de cette décennie. Cet accord est un pas de géant dans la livraison de moteurs hydrogène-électriques au segment des jets régionaux. »

L’entreprise a obtenu des certificats expérimentaux de sécurité aérienne pour ses avions prototypes auprès des autorités de navigabilité britanniques et américaines, a passé d’importants tests en vol et a établi des partenariats avec des fabricants d’équipements originaux et des compagnies aériennes mondiales. Elle est en bonne voie pour démarrer les opérations commerciales en 2024.

L’adoption du système améliorera l’accessibilité financière et créera un environnement dans lequel davantage de compagnies aériennes pourront adopter le SAF dans le cadre de leur propre vol vers le zéro net.

ZeroAvia développe également un groupe motopropulseur modulaire de 5 MW destiné à être utilisé dans des avions turbopropulseurs de 40 à 80 places – un projet qui bénéficie du soutien d’Alaska Air et de United Airlines.

Alors que les réseaux routiers urbains peinent à s’adapter au trafic de banlieue, la seule solution est de monter. C’est le raisonnement qui sous-tend l’évolution d’une nouvelle catégorie dans l’aviation : la mobilité aérienne avancée – un mélange de mobilité aérienne urbaine (taxis volants) et d’avions de banlieue.

« Ces avions introduiront le vol tout électrique, qui est plus silencieux et plus efficace, ce qui nous permettra de réduire considérablement les temps de déplacement », explique Matheu Parr, directeur commercial client chez Rolls-Royce.

L’entreprise prévoit de mettre en service des moteurs entièrement électriques et hybrides d’ici le milieu des années 2020. À cette fin, elle utilise des avions de démonstration de nouvelle génération, dont le Spirit of Innovation. Propulsé par une unité de 400 kW, il peut prétendre être le véhicule tout électrique le plus rapide du monde, ayant dépassé les 387 mph lors d’un vol d’essai.

Rolls-Royce a également travaillé avec les fabricants Tecnam et Rotax pour achever les essais en vol d’un avion hybride-électrique alimenté par une propulsion hybride parallèle – une technologie qui pourrait être appliquée à de plus gros avions.

Les données glanées lors des essais sont déjà appliquées sur le marché de la mobilité aérienne urbaine. Une unité Rolls-Royce a été choisie par Vertical Aerospace pour son avion tout électrique VX4, qui est conçu pour transporter un pilote et quatre passagers, sans émission, sur plus de 100 miles à 200 mph. L’entreprise basée à Bristol vise à obtenir la certification du VX4 en 2025 et a recueilli des commandes conditionnelles et des options de précommande pour un maximum de 1 350 appareils de la part d’acteurs tels qu’American Airlines et Virgin Atlantic.

Avion électrique ou carburant d’aviation durable

Quelle que soit la source d’énergie alternative qui s’impose, il est certain que les cieux de demain présenteront un éventail plus large de types de véhicules. Cela représente une opportunité pour les perturbateurs de façonner l’avenir de la technologie de propulsion économe en énergie.

La PME Blue Bear Systems Research, basée à Bedford, est à la tête d’un consortium de sept membres qui développe « un module de propulsion à forte densité de puissance, silencieux et efficace, sans aucune émission de gaz d’échappement ». La conception peut être adaptée aux avions de l’aviation générale, aux gros drones de fret, aux taxis aériens et aux avions régionaux.

Cofinancé par le programme gouvernemental Aerospace Technology Institute, le projet Integrated Flight Control, Energy Storage and Propulsion Technologies for Electric Aircraft (Inception) vise à optimiser la conversion de l’énergie électrique en poussée.

Le projet a démarré en janvier 2021 et la production de la conception achevée est en cours, les essais en soufflerie devant commencer de façon imminente. Le plan consiste à installer le module sur une plate-forme d’avion, en visant une certification de navigabilité en 2026.

L’industrie doit faire davantage confiance aux nouveaux entrants perturbateurs si elle veut avoir un avenir plus vert, affirme le PDG de Blue Bear, le Dr Yoge Patel.

« Le Royaume-Uni est l’une des nations les plus inventives, attirant beaucoup d’investissements – et Blue Bear a bénéficié d’un grand soutien du gouvernement », dit-elle. « Mais comment obtenir cette crédibilité de marque quand on est une startup ? »

Le prochain grand défi, une fois que vous avez pris pied dans l’aviation, est de rester dans le jeu, dit Patel. Et le troisième est de faire croître votre entreprise, que ce soit de manière organique ou par le biais d’investissements, sans perdre la culture de l’innovation qui « vous permet de rester vif, vous empêche de devenir complaisant et vous empêche d’être axé sur les processus ».

Son entreprise, par exemple, « a entrepris de devenir un intégrateur de systèmes agile. Il était également important de créer une culture agile et de ne dépendre d’aucune des grandes entreprises ».

L’intégration verticale a été cruciale pour le projet Inception. En plus de produire le moteur, Blue Bear fournit également toute l’infrastructure de test et d’évaluation.

« Nous ne dépendons pas d’une tierce partie pour cela. Nous faisons également notre propre certification et assurance », déclare Patel. « Nous avons des verticaux que nous avons réunis pour nous permettre de passer d’une idée à la livraison de produits testés en vol. »

Ce niveau de contrôle est inhabituel pour une PME. Et si cela a donné de la liberté à l’entreprise, il y a un facteur crucial sur lequel elle n’a aucune emprise : la réglementation de la prochaine génération de moteurs à haut rendement énergétique qui serviront à de nombreuses formes d’aviation, partageant potentiellement le même espace aérien.

« Les règles et les procédures vont changer », affirme M. Patel. « La manière dont l’industrie fournit les preuves de navigabilité doit également changer si nous voulons faire cela plus rapidement et de manière plus approfondie. Avec le financement, c’est un obstacle absolu. »

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Avion de chasse est le guide des avions.