La conception et l'intégration des réservoirs sont cruciales pour les performances d'un futur avion à hydrogène. L’hydrogène doit être stocké à -250 °C pour se liquéfier. © Airbus
Airbus a décidé de concentrer ses efforts en matière de réservoirs métalliques à hydrogène en créant deux Centres de Développement Zéro-Emission (ZEDC) complémentaires, sur ses sites de Brême (Allemagne) et de Nantes (France). L’objectif des ZEDC est de fabriquer des réservoirs cryogéniques à des coûts compétitifs afin de réussir le lancement de l’avion ZEROe sur le marché et d’accélérer le développement des technologies de propulsion à l’hydrogène.
Les développements technologiques couvriront l’ensemble du produit et des équipements industriels, des pièces élémentaires à l’assemblage, en passant par l’intégration des systèmes et les essais cryogéniques sur les réservoirs d’hydrogène liquide (LH2). Les deux ZEDC seront pleinement opérationnels d’ici 2023 pour construire ses réservoirs LH2, le premier essai en vol étant prévu pour 2025.
Airbus explique qu’il a choisi le site de Brême « en raison de sa configuration diversifiée et de ses décennies d’expérience en matière de LH2 au sein de Defence and Space et d’ArianeGroup ». Le ZEDC de Brême se concentrera dans un premier temps sur l’installation système ainsi que sur l’ensemble des tests cryogéniques des réservoirs. En outre, ce ZEDC bénéficiera de l’écosystème plus large de la recherche sur l’hydrogène, tel que le Centre pour les Matériaux et les Technologies Éco-efficaces (ECOMAT), et d’autres synergies provenant des activités spatiales et aérospatiales.
Quant au site d’Airbus à Nantes, il a été sélectionné « en raison de ses compétences approfondies en matière d’intégration de structures métalliques liées au caisson central de voilure, ce dernier servant parfois de réservoir central, critique pour la sécurité des avions commerciaux ». Le site de Nantes apportera sa maîtrise dans un large éventail de technologies métalliques et composites et d’intégration. Son expérience en co-design sur les entrées d’air de nacelles, les radômes et les ensembles structuraux complexes du fuselage central est un réel atout. Le ZEDC bénéficiera des compétences et des infrastructures du Technocentre de Nantes, soutenu par un écosystème local innovant tel que l’IRT Jules Verne.
Airbus rappel que le réservoir est un composant critique pour la sécurité. Une ingénierie système spécifique est nécessaire. L’hydrogène est plus complexe à utiliser que le kérosène car il doit être stocké à -250 °C pour se liquéfier. La liquéfaction est nécessaire pour augmenter la densité. Pour l’aviation commerciale, le défi consiste à développer un composant capable de résister aux cycles thermiques et de pression répétés qu’exige une application aéronautique.
Dans un premier temps, les réservoirs à hydrogène destinés à l’aviation commerciale seront métalliques. Une évolution vers des structures composites carbone est envisageable à plus long terme.
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Ajouter a tout ca le bilan carbone catastrophique de l'hydrogene. Le Jet-A1 a encore de beaux jours devant lui.
Les différents propos défaitistes que je lis ici, montrent à quel point aujourd'hui n'importe qui dit n'importe quoi sur internet car en matière de technologie seuls les gens qui y travaillent peuvent émettre des avis intéressants.
Les cryostats pour l'hélium liquide parfaitement manipulables (pour les plus petits) dans les laboratoires qui travaillent avec des électroaimants en supraconducteurs existent depuis au moins un demi-siècle. Il faut adapter le produit aux contraintes propres aux emplois envisagés.
Je travaille justement dans ce domaine ... et dans l'entreprise à l'origine des réservoirs A4 et A5 (LO2, LH2 et Lhe) , la cryogénie est l'une de nos activités de pointe (LHC, Iter ....)
Si depuis un demi siècle ces cryostats "magiques" ne sont pas sortis des laboratoires, c'est qu'il ne doit pas être si facile de les rendre "manipulables" en dehors desdits laboratoires...
En effet, on peut dire bien des choses sur internet... Je me marre...
Supraconducteurs ? Il faut les maintenir à -250°C dans l'hydrogène ou azote liquide pour qu'ils restent supraconducteurs... Les électroaimants eux ont besoins de centaines de volts, des milliers ? Le tout sous vide, voire ultra-vide...
Ça va être pratique en avion ! Lol...
OK, pas de problème, je sais que ça se fait.
Mais quelle quantité d'hélium ? Pour quelle masse et quel volume le colis venu en avion ? (hélium + matos pour le transporter + alim électrique)
Ceci pour un hélium parfaitement inutilisable pendant le vol car contenu dans son enceinte cryo.
Alors oui, ça peut se faire, mais de la à alimenter deux moteurs d'avion, avec une quantité et un débit suffisant pour voler un moment, il y a encore une marche colossale. Qui va se passer, certes, mais il faudra ici encore comparer aux autre solutions de "sources d'énergies" (gaz, électro, kéro...)
On voit passer des camions d'azote liquide, des semi-remorques, mais il ne vont pas loin et pas longtemps, sinon trop de pertes.
On voit chez les dermatos des bonbonnes d'azote liquide, mais pour quelques grammes, il faut une bonbonne qui pèse des kilos...
Etc...
Vos propos sont l'exemple même de ce que je dénonçais un peu avant
Oui il y a bien longtemps mes collègues de travail recevaient leur hélium sous forme liquide venant des USA par avion dans des cryostats.
Comparer un réservoir cryogénique de lanceur, fabriqué à l’unité, et dont le rôle est de conserver pour quelques dizaines de minutes d’utilisation seulement après son « gavage » jusqu’au tir un volume d’hydrogène (et d’oxygène) en phase liquide; avec des réservoirs d’avions de série qui devront rester sur le tarmac au soleil et plusieurs heures en vol, voilà un sacré raccourci de la part d’Airbus… Aussi cette « expérience de quelques décennies » acquise auprès d’une entreprise spécialiste du domaine par les mêmes moyens que ce que nous promet le développement du SCAF me semble un peu prétentieuse. Mais l’auto-persuasion a parfois du bon … Bon courage et bonne chance à eux !
Bonne Approche !!! je vais vous présenter plus loin ce qu’était la technologie d'il y a pres d'un demi siècle !!
A l’époque seul le Kevlar très régulier en propriété mécanique était utilisable ce qui était très loin du cas des Fibres de Carbone !! On peut féliciter les Golfeurs American et les Japonais en Particulier Toray qui s'est accroché a la production de fibre a très reproductibilité des caractéristiques mécaniques .
Si on pousse au limites la technique de l'Enroulement Filamentaire du fait que la contrainte dans un réservoir cylindrique est double dans le sens circonférentiel que le sens longitudinal et que l'on puisse orienter les Fibres assez facilement !!
L’idéal optimisé serait un Cylindre de longueur très très importante et des pression de service aussi très importants !!!
Il faut bien sur une enveloppe très fine d'Aluminium corroyé pour retenir l'hydrogène gazeux !
En metal le réservoir optimisé est une Sphere !!!
Nul n'est prophète dans son pays !!!!!!!!!
En 1975, il me semble, donc il y a 46 ans !!!
Le Service de Transmissions de l’Armée de Terre, a lancé des Contrats en vue de réaliser un Groupe électrogène portable à dos d’Homme !!
J’y aie participé en recevant un contrat pour l’étude et la réalisation d’une bouteille de stockage d’hydrogène gazeux sous 200 bars, la pression standard chez Air Liquide.
Réalisé en Kevlar 20 kg en Acier 70 kg.
Les autres Contractants étaient l’IFP ( l’Institut Français du Pétrole ) pour la Pile à Combustible et Matra pour l’Etude de Synthèse
Celle-ci présenté à l’Etat Major de l’Armée de Terre, comme étant Fonctionnel et opérable sur également des véhicules de l’Armée de l’Air, celle-ci a répondue quelle n’était pas habitué aux combustible gazeux !!!!!
Alors qu’au Viet Nam des Groupes électrogènes à Pile a combustible avait été utilisés parce que moins bruyants et émettant moins de calories, donc d’Infra Rouges
Pour ma part, j’ai bénéficié de la Bibliographie de l’Ingénieur, il me semble de Boeing qui a scrupuleusement décrit son processus de réalisation des Bouteilles du Programme Apollo
Conclusion : Lorsque l’on est éclairé et que l’on veut !! On peut !!!!!
Heu, et il faut dépenser combien d'énergie pour refroidir à -250°C (au sol) et ensuite maintenir ces -250°C de manière autonome en vol ?
Simple question hein...
La liquéfaction c'est une perte extrême ajoutée à une chaine de pertes déjà problématiques.
l'énergie théorique de liquéfaction c'est 4 KWh par kg, soit déjà 12% de pertes au minimum théorique (impossible à atteindre) .
Dans les faits, entre les pompes et le reste, on considère que les pertes en hydrogène liquide sont supérieures au 700 bars (qui du coup prend le pas en automobile, toy ayant même tenté du 900 bars).
Or notoirement, 700 bars c'est près de 20% de pertes.
Donc, une valeur conservative est de considérer un minimum de 20% de pertes en liquéfaction "pratique réelle" à terme, pour 30% actuellement :
https://www.college-de-france.fr/media/jean-marie-tarascon/UPL58650_hydrogenecollege.pdf
En aviation ça reste plus safe, beaucoup plus dense et beaucoup plus léger que de trimballer des blocs carbone epoxy de 3cm d'épaisseur qui pèsent en moyenne environ 100 kg pour 5kg seulement d'hydrogène comprimé.
Ensuite on va passer ça dans une PAC, comme on veut faire léger elle sera probablement au dessus du point médiant de sa puissance, donc rendement < 55 % . Attention contrairement à une idée répenue, une pile à combustible voir son rendement s'effondrer avec sa puissance, celui-ci peut descendre sous les 40% à régime maxi.
Puis un moteur à la fois puissant léger et rapide, j'imagine un truc à la Tesla à reluctance : 94% de rendement.
Et en amont on oublie pas un petit 30% de pertes à l'électrolyse.
soit 0.7*0.7*0.55*0.94 = 25 % de rendement, 75% de pertes.
On est franchement très très loin d'un miracle technologique. Ce n'est adoptable que par contrainte d'abandon de tout carburant fossile ou d’émissions en altitude, mais c'est énergétiquement catastrophique, il n'existe pas de chaine énergétique qui fuit plus d'énergie du puit à la roue que ça.
Le jour ou la batterie lithium-air sort, ce truc disparait dans la semaine qui suit !