Avions électriques : L'avenir de l'aviation durable ?
L'aviation électrique se profile à l'horizon et promet de révolutionner le transport aérien. Armés de technologies de pointe, les constructeurs mettent au point des avions électriques capables de voler sans produire la moindre émission de CO2. Ces avancées prometteuses dessinent les contours d'une aviation respectueuse de l'environnement, contribuent à la lutte globale contre les émissions de carbone et esquissent les prémices d'une ère nouvelle : celle du transport aérien électrique à grande échelle.
Alors que les constructeurs continuent d'améliorer le rendement énergétique des avions traditionnels (voir notre Top 3 des jets privés écoresponsables), l'émergence des avions électriques se profile comme une avancée majeure vers un avenir écologique dans le secteur aéronautique, et plus particulièrement dans l'aviation privée.
Cet article se propose d'abord de décortiquer les bénéfices apportés par les avions électriques. Nous éclairerons ensuite les aspects novateurs de quelques-uns des projets les plus prometteurs dans ce domaine, des projets qui propulsent le secteur vers de nouveaux horizons. Des modèles tels que le Lilium Jet et l'Alice d'Eviation, spécifiquement pensés pour le marché de l'aviation privée, en sont des exemples flagrants. Pour finir, nous examinerons les défis imposés par les limites actuelles de la technologie des batteries dans le secteur de l'aviation électrique.
Les avantages des avions électriques
Avantages environnementaux
Les avions électriques permettent de réaliser des vols sans émissions,réduisant ainsi l'empreinte carbone du transport aérien. Ils ont également l'avantage de minimiser les nuisances sonores, un soulagement notable pour les riverains des aéroports. Avec l'objectif ambitieux fixé par l'Organisation de l'aviation civile internationale de parvenir à une neutralité carbone d'ici 2050, les avions électriques pourraient constituer une solution clé pour atteindre ces objectifs climatiques.
Avantages économiques
Les avions électriques offrent la possibilité de réduire les coûts d'exploitation, notamment grâce à la baisse des dépenses énergétiques et des frais de maintenance. Leurs moteurs électriques, moins complexes et comportant moins de pièces mobiles, s'usent moins rapidement, ce qui diminue les besoins en entretien.
Principaux projets d'avions électriques
Le secteur de l'avion électrique évolue rapidement, portée par des fabricants de renom et des projets de recherche d'envergure qui réalisent des avancées notables dans le développement de nouvelles technologies. Voici quelques-uns des meilleurs projets d'avions électriques actuellement en développement.
Modèle eDA40 de Diamond Aircraft : L'avenir des avions écoles électriques
L'eDA40 de Diamond Aircraft s'apprête à transformer radicalement le secteur des avions d'entraînement électriques. Conçu à partir du modèle DA40, un des leaders du marché des avions école, il proposera un espace confortable pour quatre passagers. Les essais en vol sont programmés pour 2023, avec une certification anticipée à la fin de la même année ou au début de 2024.
Caractéristiques clés de l'eDA40 de Diamond Aircraft :
Formation au pilotage de demain : L'eDA40 est conçu pour offrir un cadre optimal pour la formation au vol, avec jusqu'à 90 minutes d'autonomie.
Recharge rapide : Doté d'un système de charge rapide en courant continu (DC), l'eDA40 peut être rechargé en moins de 20 minutes.
Moteur électrique performant : Équipé du moteur électrique intelligent ENGINeUS™ de 130 kW de Safran, l'eDA40 promet des performances optimales.
Zéro émission de Co2 : En tant qu'avion entièrement électrique, l'eDA40 promet une empreinte carbone considérablement réduite, pour une aviation plus écologique.
Partenariats stratégiques : En collaboration avec Lufthansa Aviation Training (LAT), l'eDA40 sera testé en conditions réelles de formation d'ici fin 2023. Plus d'informations sur le partenariat entre l'eDA40 et Lufthansa Aviation Training pour un avenir plus vert en matière de formation au pilotage.
Le Velis Electro de Pipistrel : Premier avion école électrique certifié
Introduit en 2020, le Velis Electro de Pipistrel a été le tout premier avion électrique certifié dans le monde. Ce biplace, en avance sur son temps, est homologué pour la formation des pilotes dans plus de 30 pays. Bien loin des simples projets futuristes, cet appareil est déjà commercialisé, avec une centaine d'unités vendues, chacune d'une valeur d'environ 215 000 dollars.
Caractéristiques clés du Velis Electro de Pipistrel
Avion école électrique : Doté d'une autonomie de 50 minutes, le Velis Electro est un excellent appareil pour les sessions de formation aérienne.
Chargement rapide : Le Velis Electro bénéficie de cycles de chargement efficaces, passant de 35 % à 95 % de charge en seulement 80 minutes.
Propulsion électrique : Équipé du moteur électrique E-811, certifié par Pipistrel, il délivre une puissance de 57,6 kW et une charge utile de 172 kg.
Vitesse et altitude maximales : Le Velis Electro atteint une vitesse de croisière de 98 kcas (nœuds de vitesse air calibrée) et peut s'élever jusqu'à 12 000 pieds.
Vols sans émissions : Le Velis Electro illustre parfaitement l'aspect écologique de l'aviation électrique, opérant sans aucune émission.
Fonctionnement ultra silencieux : Avec un niveau sonore de 60 dBa, il est considérablement plus silencieux que les avions classiques, permettant des vols d'entraînement près des zones urbaines.
Support de géants de l'industrie : En mars 2022, le géant américain de l'aviation Textron a acquis Pipistrel, intégrant la marque à son portfolio qui inclut Beechcraft, Cessna et Hawker. Rejoignant Textron eAviation, Pipistrel bénéficie désormais de ressources accrues, d'expertise technique et réglementaire, ainsi que d'un réseau global de vente et de support.
CityAirbus NextGen - Une révolution dans la mobilité aérienne urbaine électrique
Le CityAirbus NextGen est un prototype eVTOL (décollage et atterrissage verticaux électriques) développé par Airbus, qui pourrait marquer une avancée significative dans la mobilité aérienne urbaine. Ce projet tire parti des enseignements des initiatives précédentes d'Airbus, notamment le CityAirbus original et le Vahana. Avec un premier vol prévu avant la fin de 2023, Airbus ambitionne de lancer ce modèle de nouvelle génération avec une certification de type à l'horizon 2025.
Caractéristiques clés du CityAirbus NextGen
Performances : Cet avion entièrement électrique devrait offrir une autonomie de 43 milles nautiques (80 km) et une vitesse de croisière de 64,8 nœuds (120 km/h), ce qui le rend idéal pour les déplacements urbains.
Conception novatrice : Le CityAirbus NextGen se caractérise par une aile fixe, une queue en V et huit hélices électriques intégrées dans son système de propulsion distribué. Son moteur électrique MAGiDRIVE de MAGicALL est un élément clé de cette architecture, offrant des densités de couple jusqu'à 50 Nm/kg et un rendement supérieur à 95 %.
Silence et durabilité : Ce modèle fonctionne de manière quasi silencieuse, avec un niveau sonore inférieur à 65 dB en vol et 70 dB à l'atterrissage. Sa technologie eVTOL lui permet des décollages et atterrissages verticaux moins bruyants. En tant qu'appareil entièrement électrique, il assure des vols sans émission.
Applications diverses : Le CityAirbus NextGen est conçu pour être un avion électrique polyvalent, capable de transporter un pilote et trois passagers pour différentes missions, incluant le transport de passagers, les services médicaux et l'écotourisme. Sa technologie eVTOL lui confère une aptitude à opérer comme taxi aérien, reliant différents vertiports situés stratégiquement dans les villes. Pour plus d'informations, découvrez cet article sur l'avenir des taxis volants dans le ciel de Paris.
Conçu pour la mobilité aérienne régionale : Le Lilium Jet
En phase de certification de type auprès de l'EASA (European Union Aviation Safety Agency) et de la Federal Aviation Administration, Lilium est à l'avant-garde de l'avenir de l'aviation privée avec son avion à moteur électrique, le Lilium Jet. Klaus Roewe, PDG de la société, a récemment annoncé que le premier vol habité est prévu pour le second semestre de 2024, avec une certification de type attendue d'ici fin 2025.
Caractéristiques clés du Lilium Jet
Autonomie et efficacité en phase de croisière : Le Lilium Jet se distingue de ses concurrents avec une autonomie remarquable de plus de 135 milles nautiques (250 km), grâce à sa propulsion électrique de pointe et sa technologie cellulaire innovante. L'objectif de Lilium est de relier des villes éloignées d’entre 40 et 200 km pour son lancement, et d'étendre cette distance jusqu'à 500 km à terme. Le jet électrique atteindra des vitesses allant jusqu'à 162 nœuds (300 km/h).
Engagement envers la Mobilité Aérienne Régionale (RAM) : Contrairement à d'autres acteurs se concentrant sur la Mobilité Aérienne Urbaine (UAM), Lilium se focalise sur la Mobilité Aérienne Régionale. Cette stratégie vise à offrir de plus grandes charges utiles sur des distances plus longues, en connectant des villes au-delà des limites habituelles de l'UAM.
Conception polyvalente : Le Lilium Jet est conçu pour une polyvalence maximale. Qu'il soit aménagé pour des vols privés avec des sièges de type club de luxe ou configuré en version 6 sièges pour le transport de passagers, cet avion répond à une large gamme de besoins. En outre, il peut servir d’avion-cargo zéro émission lorsqu'il est configuré sans sièges.
Réduction du bruit : Grâce à des conduits de moteur équipés de revêtements acoustiques qui absorbent et dissipent le bruit, le Lilium Jet promet des vols électriques particulièrement silencieux.
Anticipation du marché : Le monde de l'aviation attend avec enthousiasme le lancement du Lilium Jet. Plusieurs acteurs clés, dont des opérateurs de jets privés, ont exprimé leur confiance dans la technologie électrique de Lilium, matérialisée par un carnet de commandes solide, s'élevant à 645 appareils. À titre d'exemple, ASL Group, un des principaux exploitants d'avions privés en Europe, a conclu un accord pour acquérir six Lilium Pioneer Edition Jets.
Alice d'Eviation - Pionnier de l'aviation privée électrique
Le premier avion entièrement électrique au monde, l'Alice d'Eviation, a réalisé son vol inaugural le 27 septembre 2022, un jalon déterminant pour l'industrie de l'aviation électrique. Ce jet privé électrique, à l'instar du Lilium Jet, préfigure une transition vers des voyages régionaux durables, économiques et efficaces. Eviation vise à mettre Alice en service en 2027, avec l'obtention de sa certification de type. Doté d'un système de batterie évolutif, Alice offre un aperçu des améliorations futures possibles, notamment une augmentation de l'autonomie au gré des avancées technologiques dans le domaine des batteries.
Caractéristiques clés d'Alice d’Eviation
Performances exceptionnelles : Alice vise des performances de haut vol avec une vitesse maximale de 260 nœuds (481,52 km/h), une autonomie de 250 milles nautiques (463 km) et une capacité de charge utile de 1134 kg (2500 lb), grâce à une batterie remarquable de 375 Wh/kg. Dans une interview, Gregory Davis, PDG d'Eviation, souligne que la moitié des voyages aériens mondiaux s'effectuent sur des distances inférieures à 500 milles nautiques (926 km), et 20 à 30 % sont en dessous de 250 milles nautiques.
Chargement rapide : Alice est conçue pour un chargement efficace, permettant d'obtenir une heure de vol avec seulement 30 minutes de charge.
Avion électrique écologique : En tant qu'avion propulsé par des batteries, Alice représente l'avenir de l'aviation écologique. Il vise zéro émission de carbone, une réduction significative des coûts d'exploitation et une expérience de vol plus silencieuse.
Flexibilité de configuration : Cet avion électrique est prévu pour être versatile, pouvant transporter neuf passagers en configuration navette, six passagers pour le transport d'affaires VIP, ou offrir un espace de fret conséquent de 12.74 mètres cubes.
Réception positive du marché : Le lancement de ce jet électrique a été accueilli avec enthousiasme par le secteur de l'aviation, avec des commandes excédant les 4 milliards de dollars à ce jour. Cette réaction positive souligne le potentiel d'Alice à transformer en profondeur le secteur de l'aviation. DHL, par exemple, prévoit de recevoir 12 avions Alice e-cargo en 2027.
SolarStratos - Exploration des potentialités de l'énergie solaire par un avion électrique
Dépassant les frontières traditionnelles du transport de passagers, SolarStratos, un avion solaire-électrique, se concentre sur la recherche scientifique et la promotion des énergies renouvelables. Imaginé par Calin Gologan et développé par la société allemande Elektra Solar GmbH, cet avion s'engage dans une mission audacieuse d'exploration de la haute atmosphère, grâce à une propulsion entièrement sans émissions. Depuis le début de ce projet ambitieux, l'avion a réalisé 68 vols. Raphaël Domjan, le fondateur du projet, aligne ses objectifs sur la législation climatique suisse, soutenant fermement l'engagement du pays à atteindre la neutralité carbone d'ici 2050.
Caractéristiques clés de SolarStratos
Propulsion solaire : SolarStratos est équipé d'un double moteur électrique (2 x 19 kW), capable d'atteindre une vitesse de rotation maximale de 2 200 tr/min, entièrement alimenté par l'énergie solaire.
Cockpit et sièges sur mesure : Doté d'instruments de vol aéronautiques et de dispositifs spécialisés fonctionnant à l'énergie solaire, le cockpit est conçu avec des sièges en tandem. Le siège arrière est spécialement aménagé pour accueillir l'équipement de la combinaison spatiale durant les vols dans la stratosphère.
Cellules solaires haute efficacité : Les ailes, couvrant une surface d'environ 22 mètres carrés, sont équipées de cellules solaires de dernière génération ayant un rendement de 22-24%. Ces cellules alimentent les batteries lithium-ion de l'avion, qui ont une capacité totale de 14 kWh.
Bilan des vols en 2022 : En 2022, SolarStratos a réalisé 22 vols, cumulant un total de 14 heures et 18 minutes de vol.
Objectif stratosphérique : SolarStratos est un projet ambitieux visant à développer un avion électrique capable de monter jusqu'à la stratosphère, uniquement propulsé par l'énergie solaire. La mission envisagée comprendra un vol de six heures : trois heures d'ascension, une exploration de 15 minutes dans le cosmos, suivie d'une descente de trois heures vers la Terre.
Le défi de la technologie des batteries dans l'aviation électrique
L'avenir de l'aviation repose indéniablement sur les avions électriques, mais la transition vers des vols sans émissions comporte son lot de défis, principalement liés aux limites actuelles de la technologie des batteries.
Limites actuelles de la technologie des batteries
Dans le secteur naissant de l'aviation électrique, le stockage d'énergie représente un enjeu majeur. La majorité des avions électriques s'appuient sur des batteries lithium-ion, similaires à celles utilisées dans les voitures électriques. Cependant, ces batteries offrent une densité énergétique moindre que le kérosène. En conséquence, les avions électriques actuels ne peuvent pas encore rivaliser en termes de distance ou de durée de vol avec leurs équivalents à carburant fossile, freinant ainsi le progrès vers une aviation totalement électrique.
Pour réaliser pleinement le potentiel des avions électriques, il est essentiel de développer des batteries à densité énergétique nettement supérieure. L'avancement dans la technologie des batteries est la clé pour tirer parti de tous les atouts des avions électriques, notamment en termes de réduction des émissions de carbone, de diminution de la pollution sonore, et de réduction des coûts liés au carburant. Face à ce challenge, les fabricants d'avions électriques à travers le monde redoublent d'efforts d'innovation.
Tableau comparatif des principaux projets d'avions électriques : autonomie de vol, capacité maximale de passagers et date prévue de certification
| Avion électrique | Autonomie | Capacité max. (pax) | Date de certification prévue |
|---|---|---|---|
| eDA40 de Diamond Aircraft (formation) | 90 min | 4 | D'ici 2024 |
| Velis Electro de Pipistrel (formation) | 50 min | 2 | Certifié |
| CityAirbus NextGen | 43 nm (80 km) | 4 | D'ici 2025 |
| Lilium Jet | 135 nm (250 km) | 6 | D'ici 2025 |
| Alice d’Eviation | 250 nm (463 km) | 9 | D'ici 2027 |
Note : L'autonomie, fortement influencée par la technologie actuelle des batteries, est exprimée différemment selon le type d'avion électrique : en miles nautiques (nm) pour les aéronefs conçus pour le transport et en temps de vol (minutes) pour les avions école.
Perspectives et défis de l'aviation électrique
Avancées dans la technologie des avions électriques
En 2020, Elon Musk, PDG de Tesla, avait prédit que des batteries lithium-ion avec une densité énergétique suffisante pour alimenter des avions électriques pourraient voir le jour dans « 3 à 4 ans », notamment dès que cette densité atteindrait les 400 Wh/kg. Actuellement, nous nous rapprochons de cet objectif, comme l'illustre l'Alice d'Eviation, prévu pour utiliser une batterie de 375 Wh/kg.
Pour le Tesla Investor Day 2023, Musk a évoqué un futur où presque tous les moyens de transport, à l'exception des fusées, pourraient être électriques. Bien qu'il ait reconnu les défis liés à la densité énergétique nécessaire pour les avions à batteries, il s'est montré optimiste sur la possibilité de réaliser des vols long-courriers électriques grâce à des améliorations futures.
Batterie CATL : Un bond en avant pour les batteries d'aviation électrique ?
CATL, le leader mondial de la fabrication de batteries lithium-ion, a annoncé une percée avec sa « batterie condensée » de 500 Wh/kg, surpassant l'objectif de 400 Wh/kg évoqué par Musk.
Cette innovation de CATL, avec ses batteries à haute densité énergétique, pourrait révolutionner le secteur en repoussant les limites de l'autonomie et de l'efficacité des avions électriques. Ces nouvelles batteries pourraient potentiellement permettre aux avions électriques de couvrir 600 à 700 miles sur une seule charge, une nette amélioration par rapport aux limites actuelles, qui confinent souvent ces appareils à des vols courts de moins de 300 miles.
Cependant, il convient d'aborder ces progrès avec prudence. La performance réelle de ces batteries reste à démontrer, et des interrogations demeurent sur la faisabilité de leur production à grande échelle, leur rentabilité et leur sécurité.
Conclusion
La trajectoire vers une aviation électrique durable est complexe, parsemée de défis, mais aussi riche de potentiel. L'évolution rapide du secteur témoigne de l'innovation dynamique qui anime le développement de cette technologie. Cet article met en lumière plusieurs avions électriques prometteurs, chacun se distinguant par ses caractéristiques et innovations. D'autres projets, tels que le X-57 Maxwell de la NASA ou le Spirit of Innovation de Rolls Royce, contribuent également à cette avancée vers une aviation plus verte.
Le développement de batteries à haute densité énergétique pour les avions électriques est au cœur de cette transformation. Malgré les avancées notables, la technologie des batteries doit encore progresser pour offrir une autonomie de vol accrue et une capacité de charge utile améliorée, éléments clés pour l'essor de l'aviation électrique.
Demain dans les airs : la révolution de l'aviation électrique
L'avenir de l'aviation électrique s'annonce prometteur, porté par une demande croissante de voyages écoresponsables, par des avancées technologiques notables et par des politiques favorables. L'engagement des autorités à l'échelle mondiale est déterminant. Par exemple, dans le cadre de son initiative France 2030, le gouvernement français a alloué 1,2 milliard d'euros à la recherche et au développement dans le domaine de l'aviation à faible émission de carbone, tandis que le Royaume-Uni a investi 113 millions de livres sterling dans la conception d'avions électriques zéro émission.
Au cours de la prochaine décennie, nous pouvons anticiper une présence accrue des avions électriques. L'intégration d'avions électriques dans la formation des pilotes et l'émergence des taxis aériens électriques en milieu urbain se poursuivront. Pour ce qui concerne l'aviation privée électrique, elle connaît un essor prometteur, avec des modèles avant-gardistes tels que le Lilium Jet et l'Alice, dont la certification est attendue respectivement pour 2025 et 2027.
Pour conclure, le chemin vers l'adoption complète de l'aviation électrique présente des défis, mais les progrès réalisés jusqu'à présent témoignent d'une avancée constante vers cet objectif. Avec une volonté soutenue et l'innovation technologique, un futur durable pour l'aviation est à portée de main.