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A la recherche du kérosène de demain

Quel avenir pour le transport aérien ? Des chercheurs allemands explorent de nouveaux modes de propulsion plus propres

Quel avenir pour le transport aérien ? Des chercheurs allemands explorent de nouveaux modes de propulsion plus propres, © Zoonar.com/frank peters

09.07.2020 - Article

Batteries électriques ? Hydrogène ? Carburant synthétique ? Au Centre aérospatial allemand (DLR), des scientifiques imaginent de nouveaux modes de propulsion pour des avions plus propres.

Des vacances au bout du monde ? Il y a ceux qui guettent le prochain vol et ceux qui détournent désormais les yeux. Depuis quelques années, le nombre de personnes qui affirment à des degrés divers leur « honte de prendre l’avion » (« fly shame ») augmente. Le transport aérien, responsable d’un peu moins de 3% des émissions mondiales de gaz à effet de serre, est sur le banc des accusés car il est l’un des secteurs les plus nocifs pour le climat. D’un autre côté, sa paralysie pour cause de coronavirus le montre : il représente des milliers d’emplois. Alors, que faire ? A Hambourg, des scientifiques du Centre aérospatial allemand (DLR) s’activent en quête de solutions.

Des solutions propres à l’horizon 2040

Ils travaillent sur un projet baptisé EXACT. Son ambition : développer des alternatives innovantes et propres au kérosène. Les chercheurs se donnent quatre ans pour aboutir à des solutions applicables dès 2040 pour faire voler des avions de 70 passagers sur une distance de 2 000 kilomètres. Il s’agit de réduire les émissions polluantes et le bruit des appareils. Le tout à un coût optimal pour inciter les compagnies aériennes à investir.

La période est plus passionnante que jamais, souligne le directeur du projet, Johannes Hartmann. La flotte de moyens courriers a vieilli. Les compagnies vont devoir remplacer leurs appareils dans les dix ans. « C’est maintenant que se prépare la prochaine génération d’avions qui imprimera sa marque sur le transport aérien pendant 40 ans », explique le chercheur de l’Institut des architectures systèmes.

Plusieurs technologies sont en concurrence. Toutes possèdent à la fois des avantages et des inconvénients. Les chercheurs allemands en étudient quatre : les batteries électriques, les piles à combustibles, l’hydrogène et les carburants synthétiques. Ils analysent leur impact sur le climat, mais également les changements qu’ils impliqueraient en termes d’infrastructures.

Batteries, hydrogène, piles à combustible, carburant synthétique

Les batteries électriques, par exemple, ne devraient permettre d’équiper que des « bus aériens » reliant des destinations éloignées de moins de 100 km, prédit Johannes Hartmann. Cela, en raison de leur poids. Auquel il faut ajouter un temps de rechargement bien plus long que la durée d’un plein de kérosène. Mais les batteries et la propulsion électriques n’en représentent pas moins un espoir sérieux pour l’aviation, estime-t-on au DLR. Elles ont l’avantage d’offrir des chaînes de transmission simples et efficaces. Par ailleurs, la construction des infrastructures de rechargement ne serait pas compliquée.

L’hydrogène est également un candidat très sérieux, via une pile à combustible ou directement comme carburant. Il cristallise d’ailleurs beaucoup d’espoirs à l’heure actuelle, bien au-delà du transport aérien, et le gouvernement allemand vient d’adopter une stratégie nationale pour l’hydrogène. Sa combustion génère en effet peu d’émissions de CO2. De plus c’est un gaz léger, et faire le plein d’hydrogène est rapide.

Mais il a plusieurs inconvénients. Il est volumineux : son usage imposerait des réservoirs d’avions beaucoup plus imposants. Cela réduirait considérablement l’aérodynamique ou la vitesse des appareils, avec pour conséquence une augmentation des temps de vol. Par ailleurs, sa combustion produit de la vapeur d’eau qui génère à une certaine altitude des traînées de condensation. Il faut encore en étudier l’impact climatique. Enfin, peu présent à l’état naturel, l’hydrogène doit être produit. Or, dans la période actuelle de transition, il l’est pas toujours avec de l’électricité issue d’énergies renouvelables. Le véritable espoir ne réside donc pas dans l’hydrogène en tant que tel mais dans ce que l’on appelle l’« hydrogène vert » (produit à partir de sources d’électricité renouvelables).

La dernière piste envisagée est celle des carburants synthétiques. La technologie qui tient la corde est baptisée Power-to-liquid. Elle consiste à séparer l’eau et le CO2 de l’oxygène de l’air grâce à de l’électricité d’origine renouvelable. Le résultat est une substance qui a les même propriétés chimiques que le pétrole. Ce kérosène synthétique présente l’avantage d’être neutre en carbone : le CO2 rejeté ne provient plus d’une source fossile puisqu’il est directement prélevé dans l’atmosphère. Mais sa production a pour inconvénient de nécessiter de grande quantités d’électricité. Et, comme l’hydrogène, elle n’est propre que si elle est produite à partir de sources d’électricité renouvelables.

A.L.

Plus d’informations :

Centre aérospatial allemand (DLR), Institut des architectures systèmes (en allemand)

L’hydrogène, un carburant pour l’aviation (en allemand)

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