Le Bourget 2023 : Hydrogène et pile à combustible pour l’avion régional
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Rolls-Royce
Portrait : capitaine Geoffrey
Un rêve de voltige
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Rolls-Royce
L’avion régional, sous la forme du commuter, autrement dit un appareil effectuant de courts trajets en liaisons point-à-point sera très probablement le premier appareil à réaliser un vol entièrement décarboné. Si les moteurs électriques peuvent aisément se substituer aux moteurs à combustion interne classiques tels que les Lycoming et autres blocs similaires, leur approvisionnement énergétique est une question difficile à solutionner. Les batteries actuellement bénéficient d’un rendement énergétique constituant une pénalité qui fait qu’actuellement, la solution préférée reste celle de l’hybridation telle qu’employée sur les appareils de VoltAero, à défaut d’un saut technologique d’ampleur.
Cependant, ainsi que le Boeing 787 l’a précédemment démontré, la batterie peut avoir sa place si toutefois elle est correctement intégrée à l’avion, elle et son système de gestion de puissance. Mais une autre solution fait l’objet de nombre de recherches, sous forme d’un système énergétique probablement plus prometteur en attente d’une révolution côté batteries, celui de la pile à combustible. Si son rendement est supérieur, c’est également son principal écueil. A 50 % pour ce dernier, cela revient à dire qu’une pile à combustible fournissant 1 mégawatt génère 1 mégawatt de chaleur… Qu’il faut inévitablement dissiper. Mais parmi les nouveaux motoristes figure une société menant ses recherches tambour battant, ZeroAvia.
Fondée en 2018 par Val Mifthakov, les premières recherches en matière de propulsion décarbonée commencent en 2018 avec la réalisation d’un démonstrateur technologique de 100 kW fonctionnant sur un banc au sol. Au premier trimestre 2019, la société procède aux essais en vol de la conception initiale du groupe motopropulseur, avec installation d'un réservoir d'hydrogène externe sur un Piper Matrix, positionné sur l’extrados de l’aile gauche de l’appareil. Le groupe motopropulseur installé dans le Piper Matrix comprend alors deux moteurs en ligne sur un seul arbre, avec deux ensembles de piles à combustible et l'équipement connexe. En 2020, la société jusqu’alors domiciliée à Hollister en Californie s'installe dans des locaux à Cranfield, en Angleterre. L'installation et les essais du groupe motopropulseur hydrogène-électrique ZA250 dans un Piper Malibu à six places est réalisée à Cranfield en 2020. Un premier vol de huit minutes du Malibu hydrogène-électrique est réalisé en septembre de la même année.
Trois mois plus tard, en décembre 2020, l'entreprise reçoit 12,3 millions de livres sterling (soit 14,3 millions d'euros) du programme ATI du gouvernement britannique pour développer un avion à hydrogène de 19 places avec un vol de 350 miles (560 km) à réaliser d'ici 2023. C’est le début officiel du projet HyFlyer II, destiné à être équipé d’un groupe motopropulseur de 600 kW. « HyFlyer II [est destiné à être équipé du] premier groupe motopropulseur hydrogène-électricité adapté aux aéronefs d'une capacité maximale de 19 places. En règle générale, les avions de 19 places maximum, tels que le Cessna 208 Caravan et le DHC-6 Twin Otter de Viking Air, sont utilisés pour l'aviation régionale et le transport de fret dans le monde entier. Le groupe motopropulseur hydrogène-électrique de 600 kW de ZeroAvia est indépendant de la plate-forme et commencera à faire du vol sans carbone sur des distances significatives une réalité pour les passagers », commente alors Zero Avia.
En mars 2021, ZeroAvia lance le développement d'un groupe motopropulseur hydrogène-électrique de 2 MW pour les avions régionaux de grande taille, dont les caractéristiques sont nettement plus proches du Dash 8 et de l’ATR-72. Ce développement fait suite au protocole d’accord signé entre De Havilland Aircraft of Canada et ZeroAvia pour développer un programme de montage en ligne et d'adaptation à destination de l'avion régional Dash 8-400 de De Havilland Canada utilisant la propulsion hydrogène-électrique concernant les avions neufs et en service. De Havilland Canada obtient des options d'achat pour 50 moteurs électriques à hydrogène ZeroAvia après conclusion d'un accord définitif. Les sociétés prévoient de collaborer à l'élaboration d'un bulletin de service pour le certificat de type du Dash 8-400 qui permettrait à la fois une option de montage en ligne et un montage ultérieur du groupe motopropulseur ZA2000 de 2 mégawatts de ZeroAvia. Dans le cadre de ce programme, ZeroAvia développera également un démonstrateur technologique avec le soutien de De Havilland Canada, utilisant pour ce faire un Dash 8-400 afin de faciliter la certification et montrer le potentiel opérationnel et commercial du moteur.
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ZeroAvia annonce en avril 2021 qu'elle va développer l'avion HyFlyer II à l'aéroport de Cotswold, prévu pour le transport de 19 passagers. La poursuite du programme n’est pas aussi aisée car le 29 avril 2021, le banc d'essai du démonstrateur Piper PA-46-350P à hydrogène de ZeroAvia s’écrase dans un champ au cours d'un vol au décollage de Cranfield. Si l'accident n'a fait aucun blessé grave, l'avion a perdu son aile gauche, après avoir été contraint d'atterrir en urgence à la suite d'un test du système d'alimentation. L'enquête réalisée par le BEA britannique, l’AAIB, révèlera que la batterie a été déconnectée pour tester le fonctionnement de la pile à combustible seule. Mais une tension excessive générée par le moteur, via la rotation de l'hélice probablement due à l’effet du vent relatif, a provoqué un arrêt de la protection de l'onduleur du moteur.
