La décarbonation du transport aérien, en particulier pour la prochaine génération d’avions monocouloirs, est un impératif majeur. Chez Airbus, nous sommes convaincus qu’une combinaison de solutions disruptives est nécessaire, plutôt qu’une technologie unique. Cette approche inclut plusieurs leviers : utilisation de nouveaux carburants d’aviation durables (CAD, en anglais : SAF), développement de nouvelles technologies de propulsion, intégration de matériaux composites pour réduire la masse et amélioration des performances aérodynamiques. Au cœur de cette stratégie se trouve l’électrification.
L’électrification massive du marché automobile offre aujourd’hui une base technologique, industrielle et humaine inestimable pour permettre à l’aéronautique d’aller vers une transition plus électrique, même si les enjeux de masse et de certification sont importants.
Du carburant fossile à l’électron : notre chemin vers une aviation décarbonée
L’hybridation, c’est-à-dire la combinaison de carburant – conventionnel ou SAF – et d’électricité, est une voie prometteuse pour optimiser l’efficacité énergétique et réduire la consommation de carburant fossile jusqu’à 5 % pour les avions et 10 % pour les hélicoptères. Cette technologie s’appuie sur une utilisation frugale de l’électricité lors de phases de vols spécifiques, apportant un soutien au moteur thermique lorsque sa performance énergétique est faible. De plus, elle permet de réduire le prélèvement d’énergie du moteur pour l’alimentation de systèmes comme la pressurisation et la climatisation. Il est important de souligner qu’il ne s’agit cependant pas d’un avion 100 % électrique.
L’électrification représente un défi majeur pour nos futurs avions monocouloirs, étant donné la rapidité des avancées technologiques, notamment dans le domaine des batteries. Il est donc impératif de concevoir une plateforme avion modulaire et évolutive pour capitaliser sur ces évolutions tout au long de la durée de vie opérationnelle de nos appareils.
La feuille de route d’Airbus : démonstrateurs, synergies et collaborations
Notre stratégie d’hybridation est bâtie sur l’exploration de plusieurs options technologiques testées sur différentes plateformes d’essai. Son succès repose sur l’exploitation des synergies entre nos différentes entités (hélicoptères, défense et espace, aviation commerciale), autour de composants communs : un réseau de tension commun, des solutions de stockage d’énergie et des machines électriques standardisées autour d’un bloc de construction de 300/500 kW pour toutes nos applications. Cette approche par « brique technologique » est essentielle pour maximiser les synergies et accélérer le développement (Figure 1). Pour avancer, nous développons plusieurs démonstrateurs :
- Hélicoptères : le FlightLab a testé un système de secours moteur (EBS) électrique (100 kW pendant 30 secondes). Le DisruptiveLab teste un système de propulsion hybride entièrement parallèle permettant de recharger la batterie en vol.
- EcoPulse : en collaboration avec Daher et Safran, le premier vol de ce démonstrateur de propulsion hybride-électrique à haute tension a eu lieu en décembre 2023.
- Avion à hydrogène : l’électrification et l’hydrogène sont entièrement compatibles, les électrons pouvant provenir d’une batterie ou d’une pile à combustible combinée à de l’hydrogène. Notre feuille de route inclut des synergies avec le projet ZEROe.
- SWITCH : développé avec Pratt Whitney, Collins et MTU, ce démonstrateur hybride électrique est conçu pour valider les performances d’une architecture hybride compatible avec les exigences des prochains monocouloirs.
En parallèle, Airbus a lancé des collaborations avec d’autres secteurs, par exemple avec Renault sur les défis communs des batteries et avec STMicroelectronics sur l’électronique de puissance. Airbus travaille également en étroite collaboration avec nos motoristes pour développer une nouvelle classe de moteurs plus performants incluant une part d’énergie électrique.
Enfin, le développement d’avions hybrides de moins de 20 places, notamment pour le marché régional avec ATR, représente une étape stratégique cruciale. C’est un incubateur technologique et réglementaire pour la maturation des technologies, le développement des écosystèmes de recharge et la mise en place d’un cadre de certification.
Batteries, infrastructures et course à l’innovation
Si nos progrès sont significatifs, des défis techniques et stratégiques subsistent.
Le stockage d’énergie est un verrou technologique. La batterie est un réacteur chimique avec ses propres enjeux de sécurité. La performance, la durabilité, l’intégration et la certification sont des éléments dimensionnants. Bien que le lithium-ion représente un progrès, la batterie solide est un objectif ultime pour ses performances, sa densité énergétique, sa capacité de recharge et sa certification. Tous nos appareils modernes utilisent déjà des batteries et notre objectif est d’augmenter leur nombre, taille et puissance en toute sécurité, en s’appuyant sur l’amélioration de l’identification et du confinement des emballements thermiques.
Nous faisons également face à des défis d’infrastructure et d’approvisionnement. La chaîne d’approvisionnement en batteries doit être résiliente. Sur ce point, l’aviation bénéficie d’un avantage comparatif : les volumes requis (quelques centaines de MWh par an d’ici 2035) sont très faibles par rapport à l’industrie automobile (centaines de GWh).
Enfin, il est crucial que l’écosystème de recharge soit alimenté par une énergie décarbonée. En France, l’utilisation de l’énergie nucléaire est un atout majeur de résilience, non seulement pour les batteries, mais aussi pour la production de carburants d’aviation durables de synthèse (e-fuels) et d’hydrogène décarboné.
Les défis à relever
Accélérer la maturation technologique : la collaboration avec des acteurs du transport automobile comme Renault illustre comment l’aéronautique peut tirer parti des marchés matures pour accélérer son développement.
Mutualisation et synergies : l’approche par synergies est essentielle pour faire mûrir les technologies et garantir notre préparation à la mise en commun de nos besoins et de nos volumes en systèmes de stockage d’énergie et de pièces électriques.
Tests et validation : le passage à un avion radicalement plus électrique implique un changement de paradigme (gestion de l’énergie à bord, sécurité de la haute tension et compatibilité électromagnétique). Cela nécessite de nous réinventer en termes de moyens d’essais, en passant des essais physiques classiques à davantage de simulation et de jumeaux numériques.
Stimuler l’innovation : les soutiens publics et privés, aussi bien au niveau national (France, Allemagne, Espagne, Royaume-Uni) qu’européen (Clean Aviation), sont essentiels pour valider des ruptures technologiques, permettant à l’ensemble de la chaîne d’approvisionnement européenne de développer des solutions hybrides électriques souveraines et compétitives pour les futurs avions commerciaux.
Le marathon de la décarbonation, une transition à préparer
Le futur de l’industrie aérospatiale sera indubitablement plus électrifié. L’hybridation va redéfinir les frontières traditionnelles entre les systèmes de propulsion et les systèmes non propulsifs, et représente une étape cruciale vers la gestion de fortes puissances et l’émergence d’une source européenne d’approvisionnement en composants électriques aéronautiques. Il est impératif d’agir dès aujourd’hui pour éviter une dépendance critique vis-à-vis des technologies électriques non européennes. Nous devons penser en termes de plateforme évolutive plutôt que de nous limiter à une approche par produit. Dans cette course à la décarbonation, soyons les pionniers et les innovateurs qui mèneront tous les acteurs vers la ligne d’arrivée !
En couverture : Démonstrateur EcoPulse. © Jean-Marie Urlacher.
