Siemens est parvenu à mettre au point un moteur électrique développant 260 kW et ne pesant que 50 kg, soit un rapport de 1 à 5 jamais égalé. © Gil Roy / Aerobuzz.fr
Sur la voie de la certification européenne de l’avion de voltige Extra 330LE à moteur électrique de 260 kW, Siemens a prévu de passer par la commercialisation d’un kit avion complet, d’ici 18 mois. En parallèle, l’industriel allemand accumule quotidiennement de l’expérience avec son biplace ultraléger Magnus eFusion. L’objectif que partage Siemens avec Airbus Group est beaucoup plus ambitieux en termes de puissances. Toutefois, il sert, à ce stade, les intérêts de l’aviation générale.
Dr. Frank Anton est un homme réservé. Cette qualité est suffisamment rare parmi ceux qui ambitionnent de révolutionner l’aviation qu’il est utile de souligner ce trait de caractère. A l’image d’autres, il a, lui aussi, réussi des coups.
Dr. Frank Anton, la passion de l’aviation. © Gil Roy / Aerobuzz.fr
Mais pour cet ingénieur de formation, chaque réussite valide, avant tout, une étape et permet de se projeter vers la suivante, sans forcément avoir besoin de convoquer la presse. Anton qui est à la tête de l’équipe « next47 » dédiée aux recherches sur l’aviation électrique chez Siemens, n’en est pas moins passionné pour autant.
La passion ; elle s’exprime dans le regard de ce professionnel distingué qui mesure chacun de ses propos. Costume gris clair et chemise blanche impeccable, il se fait pédagogue pour expliquer les progrès accomplis et les objectifs poursuivis. Difficile dans ces moments-là de l’imaginer aux commandes d’un avion de voltige, balançant le manche d’un côté et de l’autre, donnant des grands coups de palonniers . Et pourtant, Dr. Frank Anton est voltigeur et c’est peut-être ce qui explique qu’il ait choisi de lancer « l’électrification » de l’Extra 330, la référence actuelle en matière de voltige de haut niveau.
L’Extra 330LE est d’abord un laboratoire volant sur lequel Siemens étudie notamment les problèmes de transmission de puissances et la gestion des températures. La problématique de l’avion électrique ne se résume pas en effet au poids des batteries ! « En tant qu’avion de voltige, l’Extra 330LE est particulièrement adapté pour emmener les composants dans leurs limites, les tester et améliorer leur conception. », explique Frank Anton.
A ce stade, sur l’Extra 330LE, les packs de batteries Li-Ion occupe d’essentiel de l’espace libéré par le moteur à essence d’origine. © Gil Roy / Aerobuzz.fr
La finalité des travaux que mène actuellement Siemens est la mise au point d’une motorisation hybride destinée à un avion de transport régional susceptible de transporter une centaine de passagers sur une distance de 1.000 km. Siemens et Airbus Group ont mis en place un partenariat, en avril 2016, et se sont fixés 2030 comme échéance.
En rendant public ce partenariat à Friedrichshafen, dans le cadre du salon Aero, Siemens a envoyé un message à l’aviation générale, considérée comme un laboratoire à ciel ouvert pour réaliser des expérimentations en vraie grandeur. Cette collaboration entre Siemens et Airbus Group s’inscrit dans le prolongement de recherches antérieures menées conjointement entre Siemens et EADS (avant de devenir Airbus Group), au début des années 2010, et qui impliquaient alors Diamond Aircraft et sa filiale Austro Engine.
Le motoplaneur HK-36 doté d’une motorisation hybride. © Diamond Aircraft
En juin 2011, au salon du Bourget, les quatre partenaires ont présenté en vol un motoplaneur HK-36 construit par Diamond Aircraft propulsé par un moteur hybride mettant en œuvre un petit moteur rotatif Austro Engine de 40 ch (30 kW) couplé à un moteur électrique Siemens de 70 kW (94 ch).
Le moteur hybride du Panthera Hypstair de Pipistrel : un Rotax 914 noyé derrière un moteur électrique Siemens. © Gil Roy / Aerobuzz.fr
En avril 2016, au salon Aero de Friedrichshafen, Siemens présentait, sur une cellule de Pipistrel Panthera, une motorisation hybride autour d’un moteur à essence Rotax. Le projet baptisé Hypstair est porté par le constructeur Pipistrel et fait partie des options de motorisations envisagées dès l’origine du programme de quadriplace Panthera.
Quant à Diamond Aircraft, lui aussi poursuit des développements dans le sens d’un avion hybride. En 2015, le constructeur autrichien a présenté le projet d’un tiltrotor, autrement dit d’un avion à décollage et atterrissage vertical, propulsé par quatre hélices. La version initiale qui a évolué depuis intégrait deux puissants moteurs électriques fournis par Siemens et deux moteurs diesel Austro Engines dont la fonction première était de recharger les batteries de cet avion d’affaires de six places.
En 2016 au salon Aero de Friedrichshafen, Siemens exposait ses différents chantiers en cours. © Gil Roy / Aerobuzz.fr
Au cours de ces dernières années, force est de reconnaître que Siemens n’a pas perdu son temps. Avec la discrétion de Frank Anton à la tête du programme aviation électrique, le groupe allemand progresse méthodiquement. Le biplace électrique eFusion dérivé de l’ULM Fusion du constructeur hongrois Corvus. « Nous volons tous les jours pour accumuler de l’expérience et le tester dans une utilisation quotidienne. Nous totalisons 100 heures de vols et 300 atterrissages », précisait Frank Anton, en juin 2017, au salon du Bourget.
Beaucoup d’intérêt, beaucoup de curiosité, beaucoup d’interrogation autour des travaux de Siemens sur l’aviation électrique. © Gil Roy / Aerobuzz.fr
Siemens a profité de la tribune exceptionnelle qu’offre ce rendez-vous biennal, pour présenter à la communauté aéronautique mondiale l’avancement de ses travaux. Auréolé de ses récents records de vitesse, chaque jour, l’Extra 330LE a fait la démonstration de ses capacités en remorquant un planeur et en enchainant, une série de figures de voltige pendant quatre minutes.
Le 24 mars 2017, Walter Extra aux commandes d’un Extra 330 à moteur électrique Siemens a établi un record du monde, en remorquant un planeur LS-8 à 600 m de hauteur en seulement 76 secondes. © Jean-Marie Urlacher
« Le taux de montée est de 8 m/s, soit quatre fois celui d’un DR400. L’altitude de largage à 1.500 m est atteinte en 3 minutes seulement, dans le plus grand silence », résume enthousiaste Luc Guillot, le directeur de la Fédération française de vol à voile. C’est la FFVV qui a eu l’idée de cette démonstration probatoire.
Confrontée à la nécessité de renouveler le parc vieillissant des avions-remorqueurs, elle est à la recherche de solutions économiques et écologiques. Elle a fait la promotion des treuils. 70 sont en service dans les 165 centres de vol à voile à travers l’hexagone. Les vieux Rallye bleus et rouges sont remplacés par des ULM. 44 ULM ont été transformés en remorqueurs. Ce sont là des compromis. La solution pourrait venir du côté de Siemens.
Avec l’ULM biplace eFusion, Siemens teste en vraie grandeur la mise en oeuvre d’un avion électrique au quotidien. © Gil Roy / Aerobuzz.fr
Les records établis par Walter Extra aux commandes de son Extra 330LE ont en effet marqué les esprits et ouvert des espoirs pas seulement chez les vélivoles, mais aussi chez les pilotes d’avions légers et en particulier du côté des voltigeurs.
L’avion est conçu pour des vols de 20 minutes : décollage, montée et cinq minutes de vol à plein régime. Cinq minutes sont suffisantes pour « passer » un programme complet de voltige en compétition. Cela donne des idées au président de la Fédération française aéronautique, convaincu que la transition énergétique se prépare aujourd’hui. La voltige pourrait être une vitrine.
Constructeur allemand Extra a établi en mars 2017 deux records du monde de vitesse en catégorie avion électrique : 337,50 km/h (avion de moins de 1.000 kg) et 342,86 km/h (avion de plus de 1.000 kg). © Extra Aircraft
Fin mars 2017, Extra et Siemens ont établi deux records de vitesse, en catégories avion électrique, avec l’Extra 330LE : le premier dans la catégorie moins de 1.000 kg avec 337,5 km/h sur trois kilomètres, et le second dans la catégorie des plus de 1.000 kg avec 342,86 km/h. Ils avaient ouvert le palmarès de l’Extra 330LE avec un record de vitesse ascensionnelle pour avion de moins de 1.000 kg : 3.000 m en 4 minutes et 22 secondes, pulvérisant le précédent record de 1 mn et 10 secondes.
Contrairement à l’ULM eFusion avec lequel Siemens teste la fiabilité dans le cadre d’une utilisation standard, chaque vol de l’Extra 330LE est une nouvelle expérimentation qui fait l’objet d’une minutieuse préparation. Ce fut évidemment le cas avec les vols de record. Siemens a mis au point des bancs tests pour éprouver les équipements et les solutions. Le vol à venir est ensuite simulé. « Nous réalisons le vol pour nous assurer que nous comprenons bien comment cela fonctionne », explique Frank Anton. « Quand on comprends on peut faire évoluer ».
Du côté de la Fédération française aéronautique l’idée d’un championnat international de voltige avec des avions électriques fait son chemin. © Extra Aircraft
Et c’est en suivant cette démarche qu’avec son équipe il est parvenu à réduire la masse du moteur à 50 kg tout en développant une puissance de 260kW. « Ce rapport de un à cinq, est cinq fois supérieur à n’importe quel système de propulsion comparable ». Siemens ne compte évidemment pas en rester là puisque, rappelons-le, l’Extra 330LE n’est pas une finalité, mais un moyen d’aller vers la solution hybride recherchée conjointement avec Airbus.
Siemens qui est arrivé à une puissance de 260 kW avec un moteur de 50 kg est persuadé de pouvoir obtenir un meilleur ratio dans le futur. © Gil Roy / Aerobuzz.fr
Frank Anton s’est fixé comme objectif de certifier l’Extra 330LE. « L’EASA est décidée à nous aider. Elle souhaite réellement établir une certification d’un avion électrique ». D’ici 18 mois, Extra et Siemens espèrent pouvoir proposer l’avion en kit de manière à pouvoir acquérir de l’expérience. Ils se donnent ensuite trois ans pour monter un dossier d’extension de certification (STC, Supplemental Type Certificate).
Walter Extra à bord de l’Extra 330LE en compagnie de Frank Anton (Siemens). © Extra Aircraft
En attendant de pouvoir voyager dans un avion de transport régional hybride, il y a de fortes chances pour que nous assistions à une compétition de voltige électrique. La France pourrait montrer la voie.
Gil Roy
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Dites-moi : suis-je inconséquent si je relie le taux de CO2, l'effet serre, le réchauffement climatique et des océans... pour admirer 5 cyclones en séquence d'atterrissage sur la Floride... ?
Alors de tous les maux, si vous me le permettez, je préfèrerais cesser de carboner l'atmosphère.
Nous avons en France un certain Claude LORIUS qui, dans ses nombreuses aventures polaires, a su s'entendre avec des citoyens des deux puissances en guerre "froide" pour carotter la banquise, (sic) et qui depuis les années 60 nous dit "ne pas comprendre pourquoi depuis l'adoption de la machine à vapeur, le taux de carbone ne cesse de progresser de façon hyperbolique" !!!?...
Alors est-ce bien raisonnable d'éviter une des causes qui semble la plus probable ?
Pour la petite histoire, Lorius a du faire appel aux matériels des deux grands états et d'un C130 "à skis" pour conduire ses travaux à bonne fin.
Les scientifiques sont capables de consensus au delà des dogmes et des jeux politiques, comment faire pour que cet état d'esprit percole plus largement à tous les niveaux ?
Idéal quand tu nous tiens... (ISS, Cern,...)
On emprunte la terre à nos enfants....
N'écoutons pas, c'est encore un de ces "mauvais pilotes", il devait être sans doute un peu trop philosophe pour échapper à l'as germain qui l'a descendu :o).
https://lejournal.cnrs.fr/articles/claude-lorius-distingue-aux-etats-unis
Pour info, je debarque d'un vol MIA/BCN soit 9 heures de vol sur 777-200. La capitaine m'a dit qu'il fallait pour ce voyage 70 tonnes de kerosene.
Combien de tonnes de batteries faudrait il pour le meme parcours ?
Sans compter que les avion electriques ne s'allegent pas durant le vol.
L'avion electrique est un marche de niche pour avions de tourisme qui evoluent au plus pres de leur aeroport de depart, pour le reste les carburants fossiles ont encore de beaux jours devant eux.
Voitures electriques, avion electriques meme combat et meme resultat negatif sur l'environement. Il faut depenser pas mal d'energie pour fabriquer les batteries lithium avec des rejets dans l'environement.
Mais de plus ces fameuses batteries, il faut les recharger et jusqu'a present les chargeurs photovoltaiques ne sont pas legion.
Au final la propulsion electrique deplace la pollution des vehicules vers les centrales electriques qui dans certains pays comme la Chine ou les US fonctionnent au charbon.
Les reveurs comme Niclolas Hulot qui veut mettre fin aux moteurs thermiques ont encore tout faux.
Bonjour
J'ai travaillé sur un système pour charger en toute autonomie les avions électriques au sol.
Mais comme de nombreux inventeurs indépendants, et peu fortuné, la plus grande difficulté est de ne pas se voler l'idée, et le concept.
Pour le présenter, je dois m'entourer de précautions, mais je n'ai pas le potentiel et l'image d'une grosse industrie, et par voie de conséquence et insignifiant.
En pratique, ça n'avance pas, en FRANCE les petits inventeurs sont méprisés.
Dernièrement au SALON de BLOIS, j'ai approché deux ou trois entreprises, aucune réponse, et je n'en attends plus.
Je vais aussi à chaque salon BLOIS voir les constructeurs amateurs, là aussi de nombreuses inventions sont présentes.
Ceux, qui été au début de l'aviation étaient plus passionnés, que fortunés, maintenant beaucoup ridiculisés, et surtout oubliés.
Je ne vais pas perdre mon temps, et prendre des risques, je vais contacter l'ambassade CHINE, et essayer de proposer mon système.
Entre sûr de ne rien à voir FRANCE et pris pour un fantaisiste, et espérer avec quelques subsistes à l'étranger, le choix est fait.
je n'ai pas l'image, qui correspond, et je n'ai pas créé de start up, j'essaye déjà d'atteindre la fin du mois avec ma retraite, et d'aider mes enfants avec leurs difficultés de la vie courante.
Je n'ai aucune envie de me faire passer pour un industriel fortuné, de toute façon, nos entreprises performantes, et strictement françaises disparaissent.
Je vous communique un blog, qui pourrait vous intéresser.
http://inventeur-retraite.blog4ever.com/
http://aviation-electrique.blog4ever.com/
http://aviation-electrique.blog4ever.com/blog/la-propulsion-electrique-des-machines-volantes-les-cheninements
Je ne pense, que pas, que aerobuzz puise m'apporter un soutien, c'est pas ma démarche, mais je peux au moins émettre une modeste opinion sur l'aviation électrique, et la propulsion électrique en générale.
Le point faible est bien évidement la masse des batteries, mais, une évolution est possible, la batterie, date d'un peu de 150 ans, et n'a pas évoluée pendant près d'un siècle.
La propulsion électrique commençait à s'amorcer avec les batteries au plomb, qui n'avaient pas évolué, mais les différents pouvoirs publics, et autres lobbies ont tout fait, pour que la propulsion électrique ne puisse évoluer.
A PARIS démantèlement des tramways en 1926, au profit des véhicules à hydrocarbure, en 1966, toujours à PARIS suppression des trolley bus en 1966, et au profit des véhicules à hydrocarbure.
Si, nous n'avons à déplorer les entraves, les batteries pourront évoluer.
Sur le blog, d'autres publications sont prévues, c'est le temps des rédactions, et surtout des vérifications, et surtout du temps disponible.
Cordialement
P COUTANT
Bonjour,
Une question de néophyte : quid des condensateurs en remplacement des batteries ? Existe-t-il des recherches suffisantes dans ce domaine, ne seraient-ils pas, une fois évolués, une alternative efficace permettant une recharge rapide et une utilisation adaptée aux besoins variables des véhicules terrestres et volants ?
Encouragements.
Bonjour
Le problème des batteries le poids est un handicap, mais en raison de l’influence des lobbies aucune démarche significative n’a été entreprise pour limiter la masse, en circulation routière, la masse est moins problématique, qu’en aéronautique.
Il y a une relation directe en masse et autonomie.
La solution possible, est plus facile à mettre en œuvre reste l’hybride, mais il y une énergie externe, le plus souvent un moteur thermique, il y a aura pollution, mais plus réduite.
Le thermique n’est pas nécessairement un moteur à combustion interne, la vapeur peut-être une voie les matériaux et les techniques ont évolué, il y aussi les moteurs sterling.
Aussi les moteurs à air comprimé.
Là aussi les technologies ont évoluées, ne serait-ce, que les réservoirs.
Les batteries restent une énergie chimique.
D’autre technologies peuvent aussi conduire à une réflexion, mais inapplicable en pratique des systèmes nucléaires de petite puissance, qui sont utilisés dans certains satellites, mais ce type d’énergie sera à proscrire, même si la théorie conduira à faisabilité, mais, ça ne restera, que théorique.
Quel que soit, les solutions, nous serons toujours entravés par les lobbies de l’énergie, et leurs influences sur les pouvoirs publics.
Je ne suis plus certain de vouloir proposer des inventions, et des innovations en France.
Sans oublier, qu’en plus, je dois supporter et gérer les problèmes de vie courante, sans avoir le soutien d’un groupe industriel, et trop les inventions et innovations sont volés à des concepteurs plus modeste, le problème n’est pas seulement technique.
Cordialement
Patrick COUTANT
Pour moi c'est une erreur de croire et de faire croire que ce sont les batteries qui ont empêché le développement des véhicules autonomes électriques. Les batteries au plomb ont certes un handicap mais ce qui a freiné l'extension de cette utilisation c'est l'impossibilité dans laquelle on était de savoir doser la puissance électrique délivrée au moteur selon les phases du déplacement. La seule façon de faire c'était de jongler entre de laborieuses commutations des éléments et l'utilisation d'un rhéostat pour limiter le courant dans le moteur alors même que ce rhéostat transformait la puissance électrique en chaleur. Fin des années 60 on a commencé à savoir faire des thyristors de très grande puissance sauf qu'en courant continu leur emploi n'est pas évident voire impossible. Il a fallu attendre les semi-conducteurs genre IGBT et MOSFET de puissance pour avoir à sa disposition un mode de réglage du courant moyen envoyé au moteur sans avoir des pertes excessives par effet Joule. D'ailleurs lorsque Peugeot présenta à un Salon de la Physique à Paris sa 205 électrique, "capot moteur ouvert" quelle ne fut pas ma surprise de voir le compartiment moteur encore plus plain que celui du modèle à essence. La gestion électronique des véhicules électriques hybrides et 100% électriques devrait faire réfléchir les prochains acquéreurs sur les probabilité des pannes insurmontables par les garagistes de quartier. Tous ces véhicules risquent de coûter fort cher aux acquéreurs des modèles plus sous garantie.
L'avantage avec les centrales à charbon, c'est qu'il est possible de récupérer les fumées, c'est plus une question de coût et de volonté que de difficulté technique ! Par contre ces dispositifs sont impossibles a installer dans un véhicule, de toutes façons le charbon n'a pas d'avenir, on parle des modes de déplacement du 22eme siècle, si nous sommes encore présents sur terre, le charbon et le pétrole auront disparu des zones rentablement accessibles !
@shiualilapa : ces poncifs vehiculés par l'industrie pétrolière et malheureusement trop souvent repris par les journalistes mal renseignés sont largement démentis par les etudes et les faits.
Sur son cycle de vie un vehicule électrique a toujours un bilan plus favorable au thermique dans toutes les études , batterie comprise - et malgré des variables de base tres pessimistes ( cycle de vie batt de 100 000 kms qui se sont révélés 3 à 4 fois superieur, oubli d'une deuxième vie des batteries en stationnaires etc )
Quand au bilan co2 en cours d'usage il n'y a pas photo, sauf en cas de bouquet énergétique exclusivement thermique.
Enfin pour les externalites NOX, particules fines, bruit, c'est généralement l'amnésie du côté des 'anti' . Amnésie qui va jusqu'à inventer des particules fines dues au freinage alors que tous les VE commercialisés utilisent le freinage recuperatif...
@vladimir "@Totoro : Les études sur les avantages de l’électrique sont tout aussi nombreuses que les études sur les inconvénients."
Non, en ces études sont rarement à charge ou à décharge, ce sont des bilans, des bilans énergie grise, des bilans du puits à la roue, des bilans sur les ressources, des bilans sur le CO², NOx, particules fines.
Et ce qui compte dans un bilan, c'est la "bottom line" le reste, c'est de la littérature.
@Totoro : Les études sur les avantages de l'électrique sont tout aussi nombreuses que les études sur les inconvénients.
Même s'il y a des poncifs du côtés des petrolheads, ce n'est pas une raison pour nous expliquer que l'électrique est une panacée.
En effet, le lithium et autres terres rares ne tombent pas du ciel, leurs extractions nécessitent l'ouverture de mines immenses, impliquent une grosse utilisation (et pollution) de l'eau + le matériel d'extraction qui tourne au diesel raffiné le moins possible, etc. etc. Quid de la production électrique ? Le charbon, le gaz, ça pollue. Le nucléaire créé des déchets ingérables. Solaire ? Combien d'hectares de panneaux solaires seraient nécessaires pour remplacer une centrale "conventionnelle" ? Pareil pour les éoliennes. Quant à l'hydraulique, non seulement on est limité par les cours d'eau capables d'accepter un barrage, mais il faut construire (combien d'allers-retours de camions, fabrication de matériaux, etc. etc.)
Ne simplifiez pas trop l'électrique s'il vous plait.
Apparemment Airbus et Siemens ont fait le choix de l'hybride, il faut donc aussi tenir compte du moteur thermique qui rechargera les batteries en tampon, mais avec une autonomie que les batteries seules ne peuvent réaliser même dans un avenir moyen.
Rapport de 5kW/kG trés fort! Mais çà ne concerne que le moteur? Ou est-ce avec les batteries? Je conçois que le poids du moteur soit important mais le poids du carburant/comburant (ou de son équivalent) l'est tout autant.
Relativement facile à évaluer. Les batt sur étagère les plus denses sont celles de kokam, à 260 Wh/kg utilisables. La même marque en posséderait déjà des deux fois plus denses mais qui ne seraient pas encore fiabilisées.
L' essence propose 10 000 Wh/kg, mais le rendement pratique du moteur ne depassant pas 20% on est sur 2000 Wh/kg soit près de 10 fois mieux.
Donc en pratique , aviation générale, imaginons un DR400 ... on a un lycoming de 117 kg et 200kg d'essence, pour 317 kg au total.
Avec un GMP elec de 50kg et 267 kg de batt on a 70 kWh. En ordre de grandeur c'est 3 fois l'énergie dont dispose une Zoé 1.
Et pourtant c'est l'énergie pratique de seulement 35l d'essence pour un Lycoming, pas de quoi traverser le pays...
il y aurait un gain dans toutes phases ou le thermique est sur ou sous utilisé, qui sont probablement sous estimées, ainsi que l'avantage d'un plein à 10euros ttc + le bruit, l'absence de chauffe. C'est peut-être assez pour les aeroclubs.
AMHO autant la messe est déjà dite en automobile, autant en aéronautique, même le gain de poids sur le GMP n'efface pas encore le surpoids, la bascule pourrait se faire dès 450 / 500 Wh par kilo.
Le site Canadien Quasiturbine eu parle de cycle Carnot très optimise avec un piston rotatif carre , a sortir des oubliettes ?
Le moteur c'est bien,
mais les batteries ?