Dans le monde automobile, les batteries deviennent rapidement la source d’énergie du futur. Pour les tâches plus lourdes, cependant, ils ne coupent tout simplement pas la moutarde. Leur densité énergétique, étant une petite fraction de celle des combustibles liquides, ne peut tout simplement pas faire le travail. Dans des domaines comme ceux-ci, l’hydrogène est prometteur en tant que carburant plus propre de l’avenir.
Universal Hydrogen espère que l’hydrogène fera pour l’aviation ce que les batteries ne peuvent pas faire. La société a développé des piles à combustible prêtes pour le vol dans ce but précis et a commencé des vols d’essai dans ce but précis.
Ciel Hydrogène
Ce n’est que récemment que la technologie des batteries a suffisamment avancé pour construire des voitures électriques décentes et utilisables. Même encore, le simple fait d’obtenir quelques centaines de kilomètres d’autonomie avec une berline aérodynamique nécessite généralement plus de mille livres de batteries. Pour les avions, qui sont beaucoup plus gourmands en énergie que les voitures, les batteries ne sont tout simplement pas une source d’énergie viable. L’hydrogène, cependant, pourrait être une alternative viable, car il a une densité énergétique comparable à celle des combustibles fossiles. Il peut être brûlé dans les moteurs à combustion interne et les moteurs à réaction, tout comme les combustibles fossiles, ne générant aucune production de dioxyde de carbone et une quantité minimale mais mesurable d’oxydes d’azote. Mieux encore, il peut être utilisé pour produire de l’énergie électrique avec uniquement de l’eau comme sous-produit, en utilisant une pile à combustible.
L’hydrogène est très comparable en densité d’énergie aux combustibles fossiles, à la fois en poids et en volume. Les batteries s’en sortent bien moins bien en comparaison. Notez cependant que cette comparaison porte sur le carburant lui-même et ne tient pas compte des infrastructures de stockage telles que les réservoirs nécessaires pour maintenir l’hydrogène à la bonne température et à la bonne pression.
Pour cette raison, Universal Hydrogen travaille à son premier test majeur de vol de pile à combustible. La société a récemment terminé les essais de roulage en février, ce qui a permis d’obtenir un certificat de navigabilité spécial pour son avion d’essai expérimental De Havilland Canada Dash 8-300. Avec cela en main, il a pu poursuivre le premier vol d’une série de tests prévue sur deux ans.
Traditionnellement, le Dash 8-300 est un avion de ligne régional à turbopropulseurs, capable de transporter environ 50 passagers, selon la configuration. Dans ce cas, cependant, Universal Hydrogen a fortement modifié l’avion, remplaçant l’un de ses moteurs par un moteur électrique de la compagnie d’aviation MagniX. Le moteur était alimenté en électricité par une pile à hydrogène de classe mégawatt, tandis que l’avion était également équipé de deux réservoirs d’hydrogène transportant un total de 30 kg de carburant.
Pour son premier test en direct, l’avion, surnommé Lightning McClean, s’est envolé pour un vol de quinze minutes. Il a atteint une altitude de 3 500 pieds au-dessus du niveau de la mer. La pile à combustible a fourni jusqu’à 800 kW d’électricité pendant le vol, la vapeur d’eau étant le seul rejet dans l’atmosphère. Environ 16 kg de carburant ont été utilisés lors de l’essai.
Bien sûr, l’aviation est une activité réputée conservatrice, d’où la raison pour laquelle l’avion ne fonctionnait qu’avec un seul moteur à hydrogène à ce stade précoce. L’autre turbopropulseur standard Pratt and Whitney du Dash 8 a fonctionné pendant le vol. Cependant, à un moment donné, l’équipage a réduit le turbopropulseur au quasi-minimum, et l’avion a volé presque entièrement grâce à la seule pile à combustible. Pour l’instant, les vols d’essai sont une démonstration à faible enjeu de l’aviation à hydrogène. Cependant, il est important de collecter des données lors de tests comme ceux-ci, afin d’amener les groupes motopropulseurs à hydrogène au point qu’ils peuvent être certifiés en tant que composants prêts à voler.
Une voie à suivre
Bien qu’il n’en soit qu’à ses débuts, Universal Hydrogen a un plan clair pour l’avenir de l’hydrogène dans l’aviation. Ses tests ne servent pas seulement à démontrer un système de propulsion à hydrogène, mais aussi les idées de l’entreprise sur la façon dont elle pense que les avions à hydrogène seront également alimentés.
Universal Hydrogen ne prévoit pas que les aéroports installent de nouveaux réservoirs d’hydrogène et une infrastructure de ravitaillement. Au lieu de cela, il utilise ses propres « modules hydrogène » sur ses avions. Ces modules standardisés sont essentiellement de grosses cartouches d’hydrogène, que l’entreprise assimile aux dosettes Nespresso. L’idée est qu’ils peuvent être facilement gérés par l’infrastructure de fret et de logistique aéroportuaire existante. Les modules peuvent être simplement chargés dans le fuselage d’un avion et accrochés à bord. Selon l’entreprise, cette méthodologie signifie que chaque aéroport du monde est automatiquement « prêt pour l’hydrogène ».
La résolution de la question du ravitaillement est également essentielle pour les objectifs futurs d’Universal Hydrogen. La société a déjà près de 250 commandes de 16 clients dans ses livres pour moderniser des avions existants avec sa technologie de groupe motopropulseur à hydrogène. La société prévoit de commencer à livrer ces commandes, d’une valeur de plus d’un milliard de dollars, dès 2025. Cela peut être un objectif ambitieux étant donné que la société n’a pas encore obtenu d’approbations de grande envergure pour sa technologie. Cependant, c’est une grande démonstration de foi de la part des compagnies aériennes établies que le carnet de commandes de la société déborde déjà.
Des questions demeurent
Bien que le premier vol d’essai ait été un succès, Universal Hydrogen doit encore surmonter de nombreux obstacles. L’entreprise doit obtenir les approbations de la FAA et d’autres autorités compétentes dans le monde pour sa technologie. Pour y parvenir, il doit démontrer que le matériel est à la hauteur des normes de fiabilité exigeantes attendues dans le monde de l’aviation.
Au-delà, il doit aussi travailler sur les problématiques de stockage, de transport et de production d’hydrogène. Les modules de la société sont une excellente idée, mais leurs solutions actuelles devront être mises à l’échelle pour s’attaquer à tout ce qui va au-delà des vols les plus courts. L’hydrogène peut être dense en énergie en termes de poids, mais en volume, il n’est qu’un quart aussi dense que le carburéacteur. Cela pourrait avoir un impact négatif sur les charges utiles des avions à hydrogène. La production est également un problème. Faire passer de l’hydrogène dans une pile à combustible peut être propre, mais produire de l’hydrogène peut être un processus assez sale en soi. Les méthodes de production d’hydrogène vert utilisant de l’électricité propre sont essentielles pour en faire une option plus durable que de déterrer plus de jus de dinosaure.
Il semble peu probable que l’hydrogène devienne un carburant automobile grand public. Malgré cela, les batteries n’offrent toujours pas de solution viable pour les applications lourdes telles que les camions, les trains et les avions. Jusqu’à ce que quelque chose de mieux se produise, l’hydrogène reste probablement le meilleur pari pour nettoyer les émissions de ces industries. Il faudra juste beaucoup de travail et d’ingénierie pour en faire une réalité dans la décennie ou les deux à venir.
