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Pourquoi et quand les avions seraient électriques ?

Dans notre « Dépose-Minute » intitulé « On a souvent besoin… » (publié le 14 juin 2020), nous faisons un rapprochement entre la certification du premier avion électrique au monde, le Velis Electro de Pipistrel, et les programmes d’avion de transport du futur portés par l’industrie aéronautique. Un rapprochement qui a fait « bondir », Bruno Guimbal (Hélicoptères Guimbal). Dans un contexte d’une grande confusion sur la transition énergétique et l’environnement, notamment en aviation, Bruno Guimbal apporte, ici, son éclairage d’ingénieur et essaie de revenir aux fondamentaux.

24.06.2020

© ONERA

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La certification par l’EASA du premier aéronef électrique, arrivant par coïncidence au moment de la crise de l’aviation que l’on sait, avive beaucoup de fantasmes et apporte beaucoup de confusion sur l’aviation électrique et sur les enjeux environnementaux. Je ne veux surtout pas passer pour un spécialiste pointu de ces domaines, pas plus pour un spécialiste de l’aviation.  Il y en a sur ce forum, comme Jean-Marie Klinka (avions) ou Gilles Rosenberger (batteries), et j’espère recevoir leurs arguments critiques.

Par contre, si j’ai attendu d’avoir 18 ans et de construire un avion pour faire mon baptême de l’air (et avoir ma première nausée), j’ai appris depuis tout petit les lois énergétiques qui nous gouvernent (mon père et mon grand-père étaient physiciens – ingénieurs).  Et je les pratique encore tous les jours.

En gros, je vois quatre raisons différentes pour lesquelles tant de gens s’excitent, pour ou contre l’aviation électrique :

  1. Tout le monde, la multitude des consommateurs et les politiques, parlent d’électrique dans absolument tous les domaines, notamment les transports. « Electric is beautiful ! »,
  2. Un avion électrique est supposé avoir des qualités particulières,
  3. Un avion électrique n’émet pas de CO² (pas directement), gaz dont l’accroissement par milliards de tonnes, depuis seulement une soixantaine d’années, est considéré par beaucoup comme un risque majeur pour l’humanité,
  4. Il est dans l’air du temps qu’avec les progrès passés et futurs des batteries et des piles à hydrogène l’avion électrique soit techniquement viable un jour, et donc qu’il faille se positionner pour préparer l’avenir.

Je passe sur la raison N°1, de mode, au fond sans intérêt, sauf à dire que comme (presque) tout le monde, je crois que ma prochaine voiture sera électrique et que j’adorerai ça.

La raison N°2 :  les qualités supposées.

J’en vois une très importante : le silence. J’habite et je travaille sur un des aérodromes les plus menacés de France, et chaque réunion des associations, chaque réunion de la CCE (Commission Consultative de L’Environnement, organisée par la Préfecture) me démoralise. Oui, le bruit des avions et hélicoptères est rejeté par les autres !

Ceci dit, d’une part il reste à montrer que si nous diminuions notre bruit, même beaucoup, cela rende les riverains moins agressifs ; d’autres facteurs sont cachés : la peur irrationnelle et l’intérêt immobilier notamment.

Pour le bruit il n’est pas rationnel de passer du Lycoming à l’électrique en sacrifiant les trois-quarts des performances, avant d’avoir fait quelques sacrifices sur les moteurs à essence.

En France, il a fallu 20 ans pour mettre des silencieux primitifs sur les DR 400.  Ici à Aix, un seul Fouga Magister, en 8 jours par an, soulève autant de plaintes que 50 avions monomoteurs basés.  Quitte à changer les avions, on pourrait faire beaucoup de progrès (sauf électrifier le Fouga ?). J’ai vu voler à Mojave un avion de la taille du Cirrus, développé par Burt Rutan pour Toyota, propulsé par le V8 de 300 ch dérivé de la Lexus : à 150 kt, on entendait au sol l’air passer sur les ailes… Et l’avion avait 6 ou 7 heures d’autonomie.

Attention ! sans sacrifice performances/masse concernant tout l’avion, l’hélice fait beaucoup de bruit, autant pour un moteur électrique que pour un moteur thermique, donc dans tous les cas il faut faire des sacrifices de masse supplémentaires, qui augmenteront avec la puissance : diamètre d’hélice, masse du réducteur, longueur du train d’atterrissage.

Un moteur électrique performant demandera un entretien programmé pointu, même si on ne change pas de pièce d’usure.

Une deuxième qualité revendiquée de l’électrique est le coût de maintenance, supposé nul puisque le moteur est supposé sans entretien, comme celui d’une machine à laver.  Là, il faut être naïf pour le croire : d’abord le moteur d’un avion n’accapare que la moitié de son entretien, ensuite un moteur électrique performant, qui sera équilibré, lubrifié, alimenté par une électronique très complexe et puissante (l’ECU), le tout refroidi par liquide pressurisé (indispensable en altitude), le tout certifié comme fonction « critique », demandera un entretien programmé pointu, même si on ne change pas de pièce d’usure.

Par ailleurs, en absence d’expérience, comparer le coût de remplacement de la batterie limitée en cycles, avec celui du moteur à pistons limité en TBO, relève aujourd’hui de la spéculation.

Quand même, bravo Pipistrel ! J’admire ce qu’ils ont réussi et j’espère voler en Velis, mais il est bien possible que le Velis ait plus de succès grâce au silence intérieur et extérieur que par sa nature électrique ou son coût total sur une vie.

La raison N°3 : La principale motivation de l’électrique est bien la peur du réchauffement climatique et la volonté de réduction des émissions de CO².

Je n’ai aucun poids pour participer au débat de fond. Personnellement, je crois aux analyses des scientifiques et ingénieurs comme la commission Meadows, initiée en 1972 et sans cesse recalée depuis, ou Jean-Marc Jancovici. Ils précisent bien leurs hypothèses et leurs sources. J’ai donc un vrai sentiment d’urgence, et mes enfants encore plus, mais je crois à l’avenir et à la science, et je ne veux pas me suicider. Voir la géniale chanson de Brassens « Mourir pour des idées ».

Tous les modèles sont d’accord : il faut réduire les émissions de CO² de moitié d’ici 2030 à 2040, et c’est partout, y compris dans l’aviation. L’aviation ne consomme que 8% des hydrocarbures (source : Total) ? Oui, mais les transports maritimes 7%, terrestres 20 %, la nourriture 15 %, le chauffage 10 % etc.  Et s’il faut choisir, on arrête quoi ? L’aviation française est négligeable ? Oui, mais elle a donné et donne l’exemple, et chacun sa part.

Les avions ont gagné 70 % d’économie en 50 ans ? Oui, mais leur usage a été multiplié par 20.

Le train émet autant que l’avion ? Tous les modes de calcul disent le contraire, cinq ou dix fois moins. Celui qui ne croit pas que l’aviation doit réduire ses émissions de CO², doit arrêter de lire ici.

Si on admet que l’aviation doit réduire ses émissions de CO², la première chose à dire, redire et ressasser ad nauseum, c’est que :

Ni l’électricité, ni l’hydrogène ne sont des sources d’énergie. Ce sont des vecteurs.

Les deux ne peuvent être produits que de trois façons :

  1. Les énergies fossiles – pétrole et charbon –de loin la façon la plus courante dans le monde, mais précisément l’ennemi à abattre contre le réchauffement. Il faut rappeler – crier aux stratèges et aux politiques ! – que l’hydrogène est essentiellement produit par cracking du gaz naturel, libérant autant de CO² que la combustion.
  2. Le nucléaire, qui produit 80 % de l’électricité en France, et qui permet aussi de produire de l’hydrogène par électrolyse de l’eau – ce qui en fait un vecteur aussi rare et noble que l’électricité.  Le nucléaire, ennemi public N°1 pour presque toute la population…
  3. Le solaire et l’éolien.  Je renvoie aux conférences de Jean-Marc Jancovici comme celle à l’Ecole des Mines (cliquer ici), pour comprendre pourquoi l’augmentation du parc solaire et éolien va toujours avec une augmentation des émissions de CO², du fait de l’intermittence de ces énergies. L’exemple de l’Allemagne est convaincant.

Si on considère pour tous les moyens de transport, les contraintes physiques de coût énergétique de l’emport de son énergie (suivez bien et excusez-moi ?), il est clair qu’elles varient fortement :

  • Négligeables pour un cargo (1% de sa charge utile est du carburant, surcoût de transport parfaitement négligeable)
  • Très faible pour un tracteur ou un camion de 40 t (200 kg de carburant pour 35 t de charge payante),
  • Faibles pour une voiture (50 kg de carburant pour 200 kg de charge payante) ou un avion court–courrier,
  • considérables enfin pour un avion long-courrier ou un hélicoptère : la masse de carburant est égale ou supérieure à la charge payante, et il faut la monter très haut.

Il est donc rationnel que si le but premier est de réduire les émissions de CO² grâce à l’électrification, les avions de ligne et les hélicos soient les derniers véhicules à passer en tout-électrique au fur et à mesure des progrès des batteries ou des piles à combustible.

  • Comme un monde où tout serait électrique et avec moitié moins de CO² serait un monde tout-nucléaire (voir JM Jancovici), et que ça ne se fera jamais, on voit bien que le seul but qui compte n’est pas l’électrification, mais la réduction de puissance et d’usage de la puissance.

Pour illustrer, j’ai bricolé un calcul, en partant de la consommation de kérosène de Roissy :

  • Si tous les avions de CDG étaient électriques à super-batteries, ou à hydrogène produit électriquement (faut-il le rabâcher ? l’hydrogène n’est pas une source d’énergie pour l’humanité, juste un media),
  • Si tout cela était alimenté par des centrales nucléaires fonctionnant en moyenne comme les 58 tranches françaises (80 % de charge environ, ce qui est très bon),

Combien faudrait-il construire de tranches nucléaires à Roissy ?

Moi, j’ai trouvé 8 tranches (j’attends les corrections ?). Et donc une poignée de plus pour Nice, Lyon, etc, rien qu’en France. 15 tranches, c’est ce que le gouvernement a promis de détruire d’ici 10 ans, promesse électorale pure qu’il ne pourra pas tenir… Ca se passe de commentaire !

Dans le même ordre d’idée, avec les mêmes hypothèses optimistes, si les mêmes avions électriques étaient rechargés par des panneaux solaires, il faudrait, pour alimenter CDG :

  • 50 km² de panneaux solaires pour tenir pendant l’heure la plus ensoleillée de l’année (1 kW solaire/m², en été à midi),
  • 600 à 700 km² de panneaux solaires pour tenir toute l’année, hiver et nuit compris (source ADEME : 160 kWh/m²/an en région Parisienne). Il faudrait aussi un monstrueux système d’accumulation à batteries ou à hydrogène, lui-même aujourd’hui impossible.

De fait, la consommation énergétique annuelle des vols décollant de CDG, de l’ordre de 50 milliards de kWh /an, c’est 6 fois la production solaire nationale, ou toute la production hydroélectrique nationale (source site EDF).

On peut faire le calcul en bois-énergie, autre énergie « décarbonée » (sans émission de CO² sur un cycle). On trouve un million de semi-remorques de bois qui défilent à Roissy chaque année. Un toutes les 20 secondes, à temps plein ! Il y a deux pipe-lines de kérosène aujourd’hui.

Alors, ça vous paraît toujours « négligeable » devant le reste ?

Donc c’est bien sur tous les thèmes qu’il faut travailler dur pour continuer à voler à long terme : le rendement des avions, les énergies, et évidemment leur moindre utilisation, à meilleur escient.

Bien sûr, il n’y a quasiment aucun rapport entre l’aviation de ligne et l’aviation légère, à part les pilotes et l’espace aérien. Sauf que la deuxième consomme 300 fois moins de carburant que la première (source : site Total), et concerne en gros 80.000 personnes (40.000 pilotes privés) contre 10 ou 20 millions. C’est du même ordre de grandeur.

Raison N°4 : la faisabilité de l’avion électrique

Il y a 10 ou 20 ans que la grosse aviation certifie des batteries au Lithium. Il y a 50 ans qu’elle certifie des installations électriques de forte puissance à haute tension (en fait, entre 50 et 1500 V c’est de la « moyenne tension », mais dans un avion ça commence à faire…).

Boeing a commencé le Lithium vers 2000 et a obtenu la certification du 787 en 2011, suivie rapidement d’une interdiction de vol générale suite à un feu de batterie…

Comme beaucoup d’autres, et à tout petit niveau, je travaille sur la certification d’une batterie Lithium. J’ai aussi fait, comme beaucoup d’autres, un avant-projet d’hélicoptère électrique. Cela ne fait pas de moi un spécialiste, loin de là, mais ça m’évite de dire trop de bêtises.

D’abord il faut comprendre que la certification est un processus à étages, pas juste un concours de beauté. Les normes de certification de l’EASA et de la FAA (CS 23 pour les avions, CS 27 pour les hélicos, etc. ) sont assez courtes, mais renvoient souvent à des normes de base beaucoup plus détaillées.

Les normes de base pour l’électricité utilisées pour les véhicules dans le monde entier, et pas seulement pour l’aéronautique, sont les RTCA-DO américaines :

  • la DO-160 pour les aspects physiques : 24 chapitres, de la température au feu, en passant par l’humidité, les vibrations, les rayonnements, les moisissures. Elle évolue depuis des décennies,
  • la DO-311 spécialement créée pour les batteries au Lithium, suite à l’accident du 787, en 2012,
  • la DO-178 pour le logiciel, et d’autres.

Il est aussi très important de comprendre que toutes ces normes ne donnent que des exigences, des contraintes, mais aucune solution ni recette.

Elles ont toutes de nombreux chapitres et de multiples niveaux d’exigence. Ce qui compte pour une norme, c’est le niveau d’exigence auquel on la satisfait, pas juste son nom. Il y a donc des milliers de niveaux de certification différents.

Aujourd’hui, c’est l’opinion publique, et sous sa pression, l’EASA, qui exige des niveaux de sécurité extrêmement élevés en transport public, donc des niveaux d’exigence élevés pour les trois DO.  Et c’est ça qui fixe la difficulté de certifier.

Dans le cas des accumulateurs au Lithium

En 1999, mon ordinateur portable avait un accu au Lithium, c’était tout nouveau. Il était composé de 8 éléments 18.650 (18 mm de diamètre x 65 mm de long). 20 ans après, les 18.650 sont encore le format le plus produit au monde : ils sont fabriqués par milliards en Chine, Corée, etc. La Gigafactory  Tesla/Panasonic, au Nevada, en produit 6 milliards par an ! (le Model S en a 11.000) pour 0,8$ pièce (source Wikipedia). Les mêmes accus équipent mes outils sans fil et mon vélo électrique (72 éléments, soit 500 Wh). En petite quantité industrielle, un 18.650 made in China vaut 2 ou 3$, et pour ma tronçonneuse, le pack de douze 18.650 Panasonic-China vaut 200 € – évidemment, avec le boîtier plastique, c’est beaucoup plus cher…

Dans tous les media, on lit que le rapport énergie/masse progresse de « façon exponentielle » depuis 20 ans. Déjà, c’est une insulte aux maths et aux exponentielles ; c’est idiot, mais bon, c’est une façon de parler. Mais surtout, la progression est complètement survendue.

Le rapport énergie/masse de l’accu complet dépend fortement de nombreux points :

  • Le rapport masse/énergie de la technologie employée,
  • La quantité de cuivre pour raccorder les éléments : plus on veut limiter la masse de cuivre, plus il faut monter en tension, et là, ça coûte cher en isolations et protections,
  • Leur système de refroidissement (rien pour mon ordi, un petit ventilateur pour mon vélo, une circulation d’eau complexe pour la Tesla, etc.),
  • Le niveau de blindage thermique pour tenue en propagation du feu, surtout depuis l’accident du 787. C’est la fameuse condition de la DO 311 du « thermal runaway», ou divergence thermique,
  • Le niveau de blindage mécanique, notamment pour éviter le feu post-crash,
  • Le niveau de décharge accepté,
  • Le niveau de vitesse de charge/recharge demandé,
  • J’en oublie sûrement.

Alors on arrive à quoi en pratique ?

  • La batterie de mon ordi au siècle dernier donnait 160 Wh/kg (charge et décharge lente),
  • Les packs « haute performance » des outils électriques récents font 110 à 120 Wh/kg (charge et décharge rapides),
  • Pour les Tesla ou la Zoé, on parle aussi de 110 Wh/kg, à cause de la sécurité, mais aussi beaucoup à cause de la charge rapide et de la durabilité, qui fait peur à tout le monde : contrairement à un aéronef, personne n’accepterait de changer la batterie de sa voiture plusieurs fois,
  • Dans les premiers 787, j’ai lu un jour qu’ils partaient en 2011 à plus de 100 Wh/kg, et qu’ils sont maintenant vers 50 Wh/kg,
  • Le Solar Impulse, doté des toutes dernières technologies, partait avec une batterie de 250 Wh/kg , avec charge et décharge très lentes, durée de vie faible. Il a beaucoup régressé après l’incendie subi au Japon (valeurs à confirmer),
  • Les seules batteries Lithium certifiées pour l’aviation générale, les True Blue, sont à 65 Wh/kg, toutes les tailles,
  • Une batterie en cours de développement et de certification pour « un grand groupe aéronautique européen », en 2020, est à 56 Wh/kg. Le niveau de protection thermique exigé est nettement supérieur.
  • Pour mémoire, une batterie au plomb est aux alentours de 25 Wh/kg à poil, 20 Wh/kg protégée.

Alors elle est où la fameuse « loi de Moore des batteries » ?  C’est une loi à exposant négatif ?

Pour mémoire, la loi de Moore, invention purement médiatique, aucunement scientifique, constate et ne prédit pas, que la capacité des ordinateurs double tous les deux ans – c’est donc bien une exponentielle de période 2 ans. C’était 16 mois en 1960, 24 mois en 1980, et c’est en fort ralentissement en 2020, donc la loi n’est pas si exponentielle que ça ?, merci Euler.

Bien sûr, les batteries ont beaucoup progressé et progresseront encore avec les efforts de recherche immenses, mais on voit bien que les exigences de sécurité aussi progressent, que cela n’est pas près de s’arrêter, et que le résultat net interdit de rêver.

Je recommande la lecture de ce rapport très technique :

Lessons learned from the 787 lithium battery, dont une conclusion est : « The added weight of the enclosure surrounding the battery pack negates the energy density benefits that motivated the use of lithium-ion batteries in the first place.  To prevent over-engineering and to realize the full potential of lithium-ion batteries in future applications, all failure mechanisms must be identified and understood, and BMSs must be designed to account for these vulnerabilities. »

Pipistrel là-dedans ?

Aparté : C’est extrêmement difficile aujourd’hui de tenir un propos réaliste au sens de la science et de l’industrie, sans être jeté dans le sac des polémistes ou des dinosaures aigris, de ceux qui ont prédit que le chemin de fer ou le téléphone ne perceraient jamais, etc. Même dans les forums comme Aerobuzz. Et pourtant, il y a une voie entre Trump et les écologistes radicaux. C’est pas la voie facile !

Je l’ai dit, je trouve remarquable ce qu’a fait Pipistrel, d’autant que je pratique sans arrêt les ingénieurs de l’EASA.Ils ont réussi à trouver un compromis de technologies existantes, et de niveau d’exigence pour atteindre la certification EASA. Et l’EASA a réussi à faire un compromis réglementaire, et ce sont deux mots qui vont très mal ensemble.

Ceci dit, c’est une certification CS-VLA, sans grand rapport avec Airbus et le transport public IFR.

La batterie du Velis, qui est de technologie Lithium « état de l’art industriel », ne peut pas satisfaire aux exigences de sécurité imposées aux gros avions, vu qu’elle pèserait 400 kg (voir ci-dessus). Je n’en sais pas plus. Un facteur 2, c’est pas un détail.

Pipistrel n’a pas pu faire évoluer les normes de sécurité DO-160 et DO-311 ; il a trouvé avec l’EASA une interprétation acceptable pour la petite aviation.

C’est pour dire que cela n’apportera strictement rien à Airbus, à part peut-être… des crédits de recherche politiques, en faisant écrire « Avion électrique » dans tous les journaux de France, juste la bonne semaine en plus.

Ce n’est pas parce qu’on reconnaît que les ingénieurs de Pipistrel ont fait une prouesse, qu’il faut prendre les ingénieurs d’Airbus, Tesla, Panasonic, LG, Toyota etc. pour des arriérés ankylosés. Beaucoup sont passionnés et compétents, mais leur boulot n’est pas dans le même monde.

Pipistrel aura certainement pour mérite d’avoir commencé à habituer les pilotes privés à voler en électrique, mais n’aura jamais aucun effet sur le niveau d’exigence du grand public en termes de sécurité. Sans parler des performances évidemment.

L’hybride, entre effet de mode et réalité

Enfin : pour les acharnés qui sont arrivés jusqu’ici, je veux dire un mot de l’hybride, qui est extrêmement à la mode – avec ce que cela comporte d’intéressant et aussi d’irrationnel.

Le concept hybride est arrivé par l’automobile – précisément par Toyota.

Une voiture européenne moyenne typique, de Peugeot, Renault, Volkswagen etc. a un moteur diesel turbo common rail, d’environ 2 litres de cylindrée (le même raisonnement s’applique avec la nouvelle génération à essence), capable de développer entre 130 et 180 ch. Le seuil de performance d’économie, pour ces moteurs, qui se compte de nos jours en grammes de CO², est de 100 g/km en mode mixte (soit environ 5 litres/100 km). Pour ces moteurs, 100g de CO² par km correspond à une puissance moyenne continue de 17 ch précisément (source confidentielle, mais fiable). Donc l’usage moyen d’une voiture de puissance raisonnable est de 10% de sa puissance. Or, le rendement de ces moteurs est remarquable à pleine puissance, mais se dégrade beaucoup, de presque moitié à ce régime de 10 %.

Le principe de l’hybridation est donc d’utiliser un moteur nettement moins puissant, ou le même moteur fonctionnant de façon intermittente, mais plus près de son rendement optimum. Une batterie et un moteur électrique assurent, d’une part un apport de puissance pour les crêtes de besoin, d’autre part tout le besoin quand il est très faible.

Pour une voiture, ça a fait ses preuves apparemment, surtout quand le spectre d’utilisation est très varié : 5 % de puissance nécessaire en moyenne en ville, 2% dans les bouchons (chauffage ou clim). Forcément moins sur l’autoroute où le spectre de puissance est très plat (genre 30 % de puissance 80 % du temps).

Pour un petit avion, l’hybridation a un sens : un moteur plus petit assure à pleine puissance une croisière modérée avec un très bon rendement, et pour le décollage court, un moteur électrique, qui peut développer de fortes puissances pendant une courte durée pour peu de masse, sert de « catapulte », qui est rechargée en vol.  Au sens énergétique, cela n’a presque rien d’électrique : toute l’énergie est thermique, sauf l’appoint du premier décollage.

Pour un avion de ligne, c’est très différent, car la croisière fait la grande majorité de la durée du vol, et elle est à haute altitude, où du fait de la densité de l’air trois fois moindre, l’avion va deux fois plus vite qu’à basse altitude.

Après des décennies de travail d’optimisation et de progrès, les avions modernes décollent plein pot sur des longueurs acceptables, montent presque plein pot, et croisent en altitude à un tiers de leur poussée au sol, mais près de leur poussée maxi, qui est celle du meilleur rendement. Une hybridation n’a plus de sens au premier ordre.

Je n’ai pas la prétention d’expliquer leur métier aux ingénieurs de Rolls Royce, qui obtiendront peut-être des progrès (ceci dit, il semble qu’ils aient mis ces travaux en sommeil) mais juste celle d’arrêter les fantasmes basés sur l’automobile.

L’hybridation est une hérésie complète pour un hélicoptère monomoteur.

Et pour conclure là où je suis à peu près compétent, l’hybridation est une hérésie complète pour un hélicoptère monomoteur : il décolle plein pot, près du rendement maxi de son moteur, et vole à 85 % de puissance, juste au rendement maxi.

La preuve : nous volons en ce moment en Cabri et VSR 700 avec le même moteur diesel HDI (c’est-à-dire turbo common rail) de 2 litres, d’origine automobile, 170 ch de puissance maxi, et la puissance moyenne sur la mission hélicoptère est de… 140 ch, contre, je le rappelle, 17 ch dans l’auto.

Ce qui en fait quand même l’hélicoptère le moins gourmand du monde, et qui émet de loin le moins de CO² au kilo transporté du monde.

Pour remercier ceux qui ont tout lu, s’il y en a, je répondrai à leurs questions et objections, ou je les renverrai à Jean-Marc Jancovici.

Bruno Guimbal

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A propos de Bruno Guimbal

chez Aerobuzz.fr
Bruno Guimbal est un ingénieur passionné par les machines, qu'elles soient "outil" ou "volantes". A la fin des années 2000, après avoir quitté Eurocopter, il a créé sa société "Hélicoptères Guimbal" pour produire un hélicoptère biplace léger, le Cabri G2.

57 commentaires

  • a. moutet

    Bonjour, tous vos débats centrés sur le coté technologie oublient qu’il existe des solutions simples (voire simplistes) pour régler le problème de la consommation d’énergie fossile et la pollution au CO². Le problème c’est le nombre, trop nombreux les gens polluent consomment au delà du raisonnable s’installent près des aéroports pour se plaindre ensuite du bruit. La solution est donc de réduire la population mondiale, de moitié ou des 2/3 pour avoir de la marge. Pousser Trump a déclarer la guerre a la chine réglerait le problème de la surpopulation pour des centaines d’années … au moins pour les survivants ! Elle n’est pas belle mon idée ? Simple et rapide !

  • Dupré

    Il existe pourtant une autre solution : la pile à éthanol avec du bioéthanol de 3ème génération. Le haut rendement énergétique de la pile associé au coût comparable du bioéthanol aux carburants fossiles actuelles promet une solution atteignable.

  • JFR

    Comme beaucoup d’intervenants je vous trouve trop négatif sur l’hydrogène, je vous recommande le lien suivant:http://www.afhypac.org/documents/tout-savoir/fiche_5.1.2_turbines_a_ronautiques_h2_avril_2013.pdf. Visiblement des avions à hydrogène ont déjà volé sur le principe de la combustion et non de la pile à combustible, des projets d’avions de transport civil ont été étudiés en intégrant des données complexes comme l’augmentation de la masse et de la taille des réservoirs nécessaires, l’augmentation de la trainée, la position des moteurs, les problèmes de sécurité. Un point intéressant étant le rapport lockheed de 1980 qui dit que les risques de propagation d’un incendie en cas de crash sont plus faibles avec de l’hydrogène qu’avec du kérosène compte tenu de l’architecture des réservoirs. D’autre part votre objection sur la nécessité d’une grande quantité de cellules photo voltaïques pour générer l’hydrogène de façon propre ne tient pas. Si je considère que chaque citoyen possède 10 m2 de toiture au dessus de sa tête qui pourrait être équipée de cellules photo voltaïques j’obtiens les 600 km2 nécessaires à faire fonctionner CDG sans utiliser une seule surface destinée à l’agriculture. Le problème c’est le coût carbone et la pollution associée à la fabrication des cellules. Mais dans ce domaine des progrès gigantesques sont en gestation. Autre question que règle l’hydrogène même utilisée directement en tant que carburant c’est les « contrails » , les traînées de condensation qui sont des gouttelettes de vapeurs d’eau accrochées aux particules fines émises par les moteurs à kérosène. Ces traînées seraient responsables de la moitié de l’effet de serre lié au transport aéronautique. Enfin toutes les discussions sur le stockage de l’hydrogène doivent prendre en compte que le stockage peut s’adapter aux conditions d’utilisation. Pour un véhicule terrestre sans cryogénisation, on envisage une pression de 700 bars afin de limiter l’encombrement et le poids. Pour des installation fixes des pressions beaucoup plus faibles. Rappelons que pour un réservoir GPL on est à 70 bars et que vous en croisez tous les jours sur la route. Donc la production d’hydrogène à partir du solaire pourrait être LA solution au dérèglement climatique à conditions d’améliorer grandement les coûts de production des cellules et de trouver des matériaux non polluants. L’application au transport aéronautique suivra dans la foulée il fonctionne déjà, si en plus il est basé sur des piles à combustible avec un rendement augmenté de 15 ou 20%, on ira plus loin avec des avions de même taille.

  • Alain RATINAUD

    bonsoir,
    merci pour votre article!
    pour moi, la raison d’etre de l’aviation electrique c’est qu’il faut preparer l’apres petrole (l’apres kerosene).
    dans la perspective de production d’hydrogene, vous semblez ne pas considerer la solution nucleaire (« ennemi public no1 »). or, si l’on parle a long terme, il semble plausible de considerer la solution nucleaire basee sur la fusion, et non pas la fission. si la fission ne peut pas etre une solution perenne (decommisionnement, source minerais, etc…), la fusion offre une autre perspective. bien sur, il faut la mettre au point, et a court/moyen terme, cela ne semble pas envisageable, mais cette technologie finira par etre maitrisee a long terme.

    • stanloc

      Au prix de ce que coûteront les centrales nucléaires fonctionnant par fusion de l’hydrogène on va pouvoir exploiter les sources de pétrole actuellement pas rentables pendant longtemps.
      Que certains « faits » indiscutables entraînent un changement profond dans notre comportement à l’ouest pour consommer, c’est une chose mais il ne faudrait pas que cela ne concerne en priorité que la France parce que la COP s’est tenue à Paris.
      Il y en a marre des gens qui se croient autorisés à fixer des dates butoirs pour ces changements. Qui sont -ils ? la Plupart ne savent même pas ce que cela signifie travailler à produire de la richesse.

  • jlrommel

    Je me suis amusé à développer une formule permettant d’exprimer la distance franchissable d’un avion électrique. Le calcul est simplifié par le fait que la masse de l’avion reste inchangée pendant tout le vol, ce qui n’est pas le cas des avions classiques.

    Df = 0,367 × f × ηh × ηm × Em × Mb/M

    Df distance franchissable en Km
    f finesse de l’avion
    ηh rendement hélice
    ηm rendement moteur
    Em énergie massique des batteries en Wh par Kg
    Mb masse des batteries de l’avion
    M masse totale de l’avion

    Cette formule permet de se rendre compte que cette distance ne pourra jamais dépasser les 1000 km avec une énergie massique des batteries de 200 Wh/Kg.
    Même si l’on prend un rapport Mb/M de 0.9 (ce qui pourrait faire par exemple 18 tonnes de batteries pour un avion de 20 tonnes), une finesse de 20, un rendement hélice 0.8 et moteur 0.8, une énergie massique de 200 Wh/Kg, l’on obtient 840 Km.
    En conclusion la seule solution pour un avion électrique de transport public passe par une augmentation significative de l’énergie massique des batteries.

  • C’est toujours un plaisir de lire un article du « très pragmatique » Bruno Guimbal.
    Rêvons un peu avec l’hélium 3 lunaire qui pourrait fournir de l’énergie à notre planète pour 10.000 ans!
    Revenons sur terre avec un probable coût d’exploitation de 1.5 milliard de $ par tonne pour l’hélium 3.
    Si dans un avenir proche Lycoming & Continental pouvaient produire des moteurs modernes avec une réduction de la consommation, ce serait une véritable révolution!
    Christophe

    • Morbier

      Ou bien Red Aviation

    • eric-p

      Comme Alain Ratinaud, je pense que la fusion nucléaire est LA solution que nous
      attendons tous….reste à savoir de quoi nous parlons en réalité !

      La fusion thermonucléaire comprend en réalité une multitude de filières de recherche sur différents carburants nucléaires et sur différentes méthodes pour y parvenir.
      Le carburant le plus connu est le mélange Deutérium+Tritium car il a permis aux hommes d’obtenir la première bombe à fusion (1952).
      Problème: Les réactions obtenues émettent des neutrons qui sont susceptibles
      de détériorer le réacteur qui utilise cette réaction et d’augmenter ainsi les coûts d’exploitation (si certaines pièces du réacteur doivent être changées trop fréquemment, celui-ci risque de ne plus être compétitif).

      On s’oriente donc vers une fusion « aneutronique » qui ne soit pas trop difficile à réaliser : La réaction Deutérium+ Hélium 3 est théoriquement la plus « facile ».
      Problème: Il n’y a pas d’hélium 3 sur Terre ou très peu (production mondiale de 8 Kgs par an !!!).
      On peut éventuellement songer à aller le chercher dans le régolithe lunaire mais
      il faut toute une logistique et du temps pour la mettre en place.
      Or,….on est pressé et il existe d’autres réactions de fusion nucléaire « aneutroniques » potentiellement plus intéressantes que la réaction D+3He.

      La réaction 11B + H produit 3 noyaux d’helium 4 à condition d’obtenir une température de 2 milliards de K (!)
      L’hydrogène est abondant dans les océans et les réserves de Bore sont
      actuellement de 1 milliard de Tonne sur Terre (75% en Turquie, ce qui fait virtuellement d’Erdogan le futur émir du nucléaire !).
      Mieux que ça : Le Bore est largement présent dans les océans et on estime
      les réserves de Bore à 6.000 milliards de Tonnes !
      Ça coûte plus cher à exploiter que sur Terre mais…on n’aura pas à dire merci à Erdogan !
      La maîtrise de cette réaction permettrait de produire la consommation d’énergie primaire annuelle de l’humanité (environ 1 Q = 10^21 J ) pendant 500 millions d’années ! Plus besoin d’ Hélium 3 si ce n’est éventuellement pour assurer certaines applications pointues en cryogénie.

      La bonne nouvelle ? Un physicien Germano-Australien, Heinrich Hora, prétend
      obtenir cette réaction sans nécessairement atteindre cette température infernale grâce à un laser picoseconde de 30 Pétawatts permettant de transformer un mélange de Bore-Hydrogène en Hélium 4 + 1 GigaJoule d’énergie éventuellement directement transformable en électricité !

      Depuis 2005, certaines expériences menées en Russie (2005),en France (Christine Labaume, laboratoire Polytechnique 2013) et surtout
      au PALS (république Tchèque, exp. de 2014-2015-2019), tendent à accréditer la thèse développée par ce physicien depuis les années 1960′-70′.
      La production d’Hélium a été multipliée par 10^8 en seulement 14 ans !
      C’est mieux que la loi de Moore et les derniers résultats de 2019 ont été salués
      par l’équipe de « Tokamak Energy ». Tout un symbole…

      Le mérite de cette solution est d’être en réalité « extrêmement simple »(sur le principe) et élégante. De plus, elle est technologiquement accessible (Le projet Nexawatt est réalisable à l’horizon de 5 ans) et contourne les difficultés des filières conventionnelles (instabilité des plasmas ou uniformité de la sphère de compression pour la filière inertielle du laser Mégajoule / NIF)
      Elle permettrait aussi de résoudre la plupart de nos problèmes environnementaux en produisant des centrales nucléaires par milliers qui permettrait d’alimenter, par exemple, 40.000 centrales absorbeuses de CO2
      ramenant la concentration de CO2 de 415 ppm à 285ppm en 25 ans seulement !
      Elle permettrait accessoirement de clouer le bec des imposteurs de l’écologie
      qui provoqueront presque certainement la catastrophe qu’ils annoncent avec les « solutions » qu’ils proposent…

  • Arminius

    Je laisserai de coté les problèmes de l’aviation commerciale, qui lui sont comme il est dit bien spécifiques et qui ne sont pas seulement d’ordre « énergétiques », mais aussi commerciaux dans une mondialisation qui commence à boiter pour de bon. De ces brillants et captivants exposés, il est possible de tirer plusieurs conclusions. La première est que pour être rentable, un avion électrique doit fabriquer l’électricité durant le vol et non la stocker, elle ou les ingrédients de sa fabrication. Elle est un vecteur, et pour aller un peu plus loin devrait permettre d’optimiser les moyens de propulsion en les disposants là ou c’est le plus judicieux aérodynamiquement parlant en conservant un rendement supérieur à celui des transmissions mécaniques. Il serait possible d’utiliser des moteurs thermiques dans leur plage de régime la plus rentable en se passant de réducteurs mécaniques lourds et bruyants. L’objectif de réduction du bruit et d’utilisation de carburant « verts » pourrait alors être atteint.
    Une autre solutions pourrait être d’utiliser la « vapeur » comme moyen de récupération et de transmission de l’énergie.Les chaudières à vaporisation instantanée font appel à une combustion continue bien plus facile à optimiser que celle d’un moteur classique et il est possible d’utiliser toutes sortes de comburants vu que la température de combustion peut être extrêmement élevée. W. DOBLE avait exposé dans une conférence restée célèbre l’intérêt qu’il y a à produire et à utiliser des pressions faibles, de l’ordre de 15 bars pour en récupérer la quasi totalité de l’énergie, se passant ainsi de condenseurs lourds et encombrants et de réserves d’eau importantes. Ce type de moteurs donnant son couple max dès zéro tours, la quête du silence serait aussi bien plus facile. J’ai eu l’occasion de faire un parcours dans une voiture à vapeur Stanley des années 30, le pied à conduire et une consommation équivalente aux bagnoles de l’époque. Y-a-t’il là ne autre voie pour les petits avions ? Le problème est que pour arriver à se passer de pétrole, il faut faire appel à de multiples sources d’énergies qui peuvent être très différentes et dont l’utilisation doit être optimale (c’est le propre des énergies renouvelables). le moteur du futur doit être polycarburant et pouvoir être avitaillé partout dans le monde, que ce soit avec de l’huile, de l’alcool, ou tout autre chose pouvant produire de l’énergie d’une manière simple. Ceci aurait pour avantage de pouvoir continuer à utiliser les installations prévues pour un carburant liquide, dans le monde contraint que devient le notre, le cout des infrastructures est aussi important que le rendement. Même si en France nous avons un jour les moyens de produire de l’hydrogène en quantité, que feront les autre pays et les avions franco français pourront-ils trouver leur carburant ailleurs ? Posez la question aux maliens, ou aux tibétains. Le challenge est de trouver un moyen de propulsion qui soit silencieux, économiquement facile à entretenir, utilisant les infrastructures existantes et pouvant avaler n’importe quoi.
    Dans l’état actuel des choses, il n’y a pas beaucoup de solutions, en tout cas pas le tout électrique et encore moins l’hydrogène.

    • bob

      Demandez aux maliens et aux tibétains d’où viennent leurs carburants aviations (et terrestre d’ailleurs) aujourd’hui, c’est exactement pareil, cela ne change rien.
      Quand vous y êtes, demandez leurs aussi de produire de l’huile ou de l’alcool sur place grâce a leur agriculture, pour les avions alors qu’ils n’en ont pas assez pour subvenir aux besoins élémentaires de leurs populations respectives…
      De plus un moteur multi carburant est une bonne idée pour du transport terrestre (ce qui existe déjà depuis les année 40 même peut être avant) mais pour un avion étant donné que chaque carburant a un rendement énergétique différent car des densités énérgetique différentes, cela rend l’optimisation du moteur impossible et des problèmes majeurs en terme d’exploitation (comment calculer l’autonomie réelle quand le réservoir contient un mix de 2 ou de 3 carburants différents ayant des rendements différents et se comportant différemment dans le réservoir et à l’injection ?)

      my 0.02€

      • Arminius

        Approvisionner en carburant liquide ces escales est quand même un peu plus facile que d’y construire une centrale atomique, par ce que si en plus il faut y trimballer de l’hydrogène, bonjour les dégâts…. Dans un moteur à combustion continue si les liquides sont miscibles, il suffit de normaliser une densité énergétique minimum pour chaque carburant et de réguler la richesse, ce qui aujourd’hui est beaucoup moins compliqué qu’il y a 80 ans. Il n’y a pas d’injection comme dans une automobile, mais plutôt un brûleur comme dans une chaudière. Comment calculer l’autonomie réelle ? On prend le minimum garanti énergétique, comme ça on est sûr de ne pas se tromper, il faudra bien arriver à optimiser l’utilisation de carburants provenant de sources différentes limitées en quantité et il n’y a pas beaucoup de technologies qui permette d’offrir réellement cette possibilité, voir la grimace de nos moteurs quand ils doivent avaler certains carburants de supermarchés. Et puis, la difficulté à normaliser d’une manière parfaitement rigide est elle une cause de rejet d’une technologie ? Ou cette technologie doit-elle permettre de s’affranchir des limites d’une trop grande rigidité ? Mais ce que je veux dire, c’est que si les politiques nous ont embringués dans l’électrique, il existe d’autres solutions qui pourraient tout aussi bien faire le job, voir beaucoup mieux.

  • CB

    Vous avez raison de pointer que des progrès sont possibles en maintenant l’énergie thermique, mais je dirais même qu’ils sont a chercher sur nos choix de pilotes bien plus que sur la technologie. Combien de quadriplaces Lycosaurus volent avec une ou deux personnes à bord, là où un biplace léger de 80cb (pour ne pas dire ULM, pour certains celà résonne comme un juron), ferait le meme travail avec moitié moins de carburant !

    Bien sûr, tout parallèle avec l’intolérable mode des SUV en automobile est exclu. Quel dommage d’investir autant pour réduire les émissions des moteurs, tout en faisant des voitures plus lourdes et moins aérodynamiques !

    Concernant l’hydrogène, bien que fort intéressant du point de vue chaîne de valeur et masse spécifique, n’oublions pas que le volume spécifique, même a très haute pression, représente un obstacle.

  • Christian Gauthier

    Le gros, l’immense, intérêt de l’article de Bruno Guimbal c’est qu’il lance le débat à propos de la(les) pollution(s) (bio-chimique et sonore) aéronautique(s) sur un médium spécialisé notoire tel qu’Aérobuzz.
    J’aime depuis toujours tout ce qui vole, particulièrement l’avion, mais je déplorais jusqu’à une date très récente que ses pratiquants et autres adorateurs se taisent quant à ses défauts.
    Et voilà qu’à la suite de cet article je constate que beaucoup s’intéressent aux questions environnementales liées au vol motorisé.
    Merci donc à Bruno Guimbal pour sa rédaction et à l’équipe éditoriale d’Aérobuzz de l’avoir publiée.

    • bdd13
      Bdd13

      Cela fait tout de même un bon moment que la rédaction nous tend des perches auxquelles les lecteurs s’agrippent avec vigueur dans des joutes épistolaires très animées.
      La Covid a exacerbé les échanges, mais il est vrai que ce long article de Bruno, par le respect que l’ensemble de la communauté lui porte, confère à ce sujet des lettres de noblesse…. enfin.
      Je dis cela dans le sens d’une prise de conscience qui certainement a gagné quelques esprits, avec une base technique remarquablement écrite dans la sérénité. Un tour de force.
      Il est dommage que les travaux particulièrement sérieux du Shift Project, sur la recherche d’actions ou de stratégies à mener dans la décarbonation de l’aéronautique n’aient pas été relayés par Aérobuzz.

  • Paul

    Bonjour
    A chacun ses rêves, et ses têtes d’affiche.
    Quasiment ignoré en Europe, ou de nombreux projets y ont pourtant revendiqué la « primeur » de l’innovation en la matière, un américain, Eric Scott Raymond – avant de rejoindre AeroVironment –société depuis devenue leader dans le domaine des drones militaires légers et des pseudo-satellites- puis d’être recruté en 2006 par un certain Bertrand Piccard, pour lequel il a fourni les panneaux photovoltaïques conformés pour les ailes de ses projets solaires – a réuni une équipe qui a conçu et développé dans les années 80’s le Sunseeker, un motoplaneur exceptionnel à motorisation électrique qui se rechargeait au sol et partiellement en vol, avec lequel il a traversé les États-Unis en autonomie en 1990, un exploit déjà !
    Parallèlement, au sein de sa société Solar Flight, le même Eric Scott RAYMOND a conçu et développé le Sunseeker II avec lequel il a accompli un long périple dans le sud de l’Europe en 2009, tour durant lequel il a été récompensé comme le meilleur avion Expérimental durant les jeux mondiaux de Turin, puis plus récemment le magnifique et parfaitement opérationnel Sunseeker Duo, qui devenait de fait le 1er avion solaire autonome biplace.
    Avec l’environnement familier des planeurs : le bip…bip… la souplesse et le silence de la motorisation, le train tricycle, ainsi que les sièges inclinables en mode couchette pour les vols de durée… LE fantasme !
    En vidéo : https://youtu.be/uBA4XeMddMY
    Puis-je vivre assez vieux pour voir des motoplaneurs certifiés de ce type arriver en aéroclub , parce que c’est bien le seul avion qui me ferait oublier mes légères et merveilleuses ailes de vol libre, avant qu’une astronaute US ne pose un pied sur la Lune ? J’en serai alors personnellement très heureux (du retour sur la Lune aussi, ayant vu le 1er pas au temps des bancs d’e l’école des garçons), un vieux passager aussi comblé que par un vol dans l’espace.
    Portez-vous bien.

  • Catherine Bouroullec
    Catherine Bouroullec

    Merci pour cet excellent article qui a le grand mérite de remettre certaines pendules à l’heure….
    Par contre, pour l’électricité, vous faites l’impasse sur un aspect essentiel et à mon avis, totalement rédhibitoire: le temps de recharge (rechargement ?).
    Quelle compagnie pourra se permettre d’exploiter des machines qui passeront plus de 50% de leur temps à terre, branchées à des prises électriques ? Il est bien connu que seul un avion en vol est rentable, celui au sol coûte très cher et il doit y rester le moins longtemps possible.
    De plus, si vous expliquez clairement que la puissance nécessaire à tous ces rechargements (toutes ces recharges ?) est possible à produire, vous n’expliquez pas comment elle va être acheminée jusqu’aux points de consommation. Le dimensionnement des réseaux nécessaires va être monstrueux, et les déperditions en ligne seront proportionnelles (vieux souvenirs de vieux cours d’élec et de thermodynamique, je ne saurais plus citer aucune formule, mais le concept me reste…). Déjà que certains soir d’hiver, on nous conseille sur TF1 de cuisiner à la bougie pour éviter les « pics de consommation »…. 😉
    Enfin, vous dites que votre prochaine voiture sera électrique et que vous en serez content…. Voire ! Je roule en BMW i3 depuis 14 mois, et je peux vous dire que c’est une galère assez profonde.
    D’abord, j’ai dû garder une « vraie » voiture thermique, pour emmener la famille en vacances, car si la e-voiture annonce 250 km d’autonomie, c’est en roulant à 80 km/h et en été (sans clim’). En hiver et sur autoroute, c’est à peine plus d’1h d’autonomie en général, ce qui nous met un Paris-Pau à….. je vous laisse faire le calcul, sachant qu’on ne peut plus recharger sur autoroute suite au pétage de plombs d’Ionity… Et que les « 80% de recharge en 45 minutes » s’entendent toujours en été, sous condition qu’il n’y ait pas déjà une, voire 2 e-voitures à recharger avant la vôtre…
    Ensuite, les réseaux de recharge sur la voie publique nécessitent une carte « sans contact » avec abonnement pour activer leurs bornes. Le hic, c’est qu’aucune de ces cartes n’est acceptée par les autres réseaux, ce qui fait de vous l’heureux propriétaire de nombreux abonnements à de nombreux réseaux, en fonction de vos destinations habituelles. Et pour les inhabituelles ? Ah, je ne sais pas, je n’ai pas osé tenter…
    Il y a aussi les places de rechargement (recharge ?) éternellement en panne, ou squattées par des voitures thermiques, ou les 2.
    Enfin, il y a tous les imprévus de la vie, la convocation à l’autre bout du département alors que la voiture affiche un superbe 25 km d’autonomie, et 6 heures de charge prévues sur la prise du garage….
    Bref, réfléchissez bien…

    • bdd13
      Bdd13

      Vous touchez du doigt le monde « contraignant » que nous abordons.
      Il faut vous faire une raison.
      Le monde du pétrole a vécu pour 2 raisons :
      – la production mondiale a passé le pic (je la fais courte)
      – l’urgence climatique interdit ou restreint fortement son usage.
      Nous entrons dans une ère où le bonheur et l’insouciance énergétique n’existeront plus. Les scientifiques sont clairs.
      Ce qui n’empêche nullement l’innovation, mais on ne peut plus rêver : la densité énergétique, c’était la clef des songes dans 1 litre de pétrole…
      Innovons les pieds sur terre.

    • Jean-Baptiste Berger

      Le problème de la recharge en station service n’en est pas un…
      Il suffit de prévoir un système de remplacement facile et rapide (plug and play) avec des batteries pré -chargées stockées aux escales.
      Un peu comme le remplacement des chevaux de la diligence tous les cinquante km. A l’époque on n’attendait pas que les animaux aient mangé et se soient reposés avant de repartir !
      Je suis même surpris que cette solution ne soit pas déjà effective aujourd’hui.
      Elle aurait en plus le double avantage de profiter des heures de moindre trafic (la nuit) qui sont également les heures où la production d’électricité est trop forte pour la consommation usuelle (en nucléaire et même en éolien) pour procéder à la recharge d’une grande partie des batteries en attente.
      Mais peut-être n’ai je pas vu toutes les contraintes de ce genre de procédé. (Contraintes techniques, pas écologiques, pour parer en avance les remarques de Bdd13 dont j’apprécie quoi qu’il en pense la pertinence scientifique, même si, et c’est aussi une des avancées qu’offre la grande démonstration technique et indiscutable de Bruno Guimbal, tout étant une question d’échelle, vouloir brider le confort des sociétés occidentales ne constitue qu’une infime contribution à la contribution de l’homme sur le climat, et sera complètement inutile si on ne s’attaque pas dare dare au problème de la surpopulation et du manque de ressources qui en découle…)

      • Jean-Mi

        « Il suffit de »…. Houla, aïeaïeaïe…
        Et bien non, il ne suffit pas « de « . Tous les constructeurs ont bien entendus pensés à cette solution la plus évidente : quand la batterie est vide, on la change par une pleine et on repart. Belle idée, mais qui en pratique est… impraticable…
        D’une part, il faudra que les batteries ait une taille standard, avec des points de fixations standard, des connectiques standard. Or il n’y a rien de plus dissemblables que des batteries. Celle d’une Yaris, d’une Zoé, d’une Tesla, d’une porsche… Alors pour celles d’un C-150, d’un DR-400, d’un Beaver…
        Mais surtout caractéristiques identiques : voltage, capacité, consommation acceptable…
        Mais vous avez raison, avec de la volonté, on pourrait standardiser deux ou trois tailles de batteries utilisables par tous, avec le même rail de montage par taille, a même connectique.
        Oui, mais alors il faut que dans les stations services on ait à disposition assez de batteries de chaque références, chargées, pour alimenter les automobilistes (et aviateur pour notre domaine) au long d’une journée, le temps que les autres batteries rechargent.
        Et déjà là, on coince énormément. Voire la disponibilité des services de vélo type « Vélib » ou pire les voitures électriques Bolloré qui ont disparues par faillite…
        Mais il reste le principal problème : le changement même des batteries ! Il est déjà dangereux de toucher chez soi à du 220 volts alternatif. Alors toucher à du 500 volts continus, voire plus sur les gros avions, heu, j’ai peur… Il va falloir un électricien sur chaque terrain pour nos avions, et que tous les pompistes apprennent auprès d’EDF ? Il y en a qui arrivent à se blesser et à mettre le feu en changeant une batterie 12 volts de voiture !
        Pour toutes ces raisons, le changement de batteries de forte capacité et voltage n’a jamais été une solution viable ni tentée en application. Les seules batteries que vous pouvez enlever et changer facilement sont celle des vélo à assistance électrique. Même sur nos trottinettes on ne change pas les batteries….

  • Mcmanus

    Merci Bruno Guimbal. Voilà qui fait plaisir à lire. On se sent moins seul ! Vos propos remettent les batteries à leur place !

  • Legendre

    Merci Bruno voilà un tour d’horizon passionnantq au ton pas du tout professoral.

  • Nicolas Couder

    Merci Bruno, a bientôt !

  • JMB

    Article très intéressant, merci à Bruno Guimbal.
    J’ai tout lu, jusqu’au bout 🙂
    Je pense avoir tout compris 🙂
    Je suis incapable d’émettre un avis critique…..

  • Julien Arlandis

    Le parc électronucléaire est suffisamment dimensionné pour électrifier l’aviation si l’on tient compte du fait que 2/3 de l’énergie nucléaire produite part en chaleur, laquelle pourrait être en partie utilisée pour produire de l’hydrogène. En tout état de cause, quand bien même la production d’électricité générerait (pour l’heure) autant de CO2 qu’une combustion thermique embarquée, il reste très avantageux de localiser la production d’énergie et la pollution qu’elle génère. Mieux vaut 10 centrales thermiques très polluantes que 30 millions de véhicules qui diluent une pollution équivalente sur tout le territoire. Cela permet de séparer et d’isoler les problèmes pour une plus grande scalabilité, dans le futur on pourrait très bien imaginer un système de captation du CO2 à usage agricole ou une manière efficace de le neutraliser. Toute amélioration de rendement ferait profiter instantanément l’ensemble du parc avion ou automobile de manière transparente pour les machines et les usagers.

    • Bruno Guimbal

      Votre commentaire serait intéressant, mais hélas il est scientifiquement erroné. C’est un fait que le nucléaire rejette les deux tiers de son énergie. Non seulement c’est perdu, cela contribue même – un tout petit peu, en comparaison à l’effet de serre – au réchauffement global, mais surtout c’est un vrai problème en été en dehors des zones côtières. Il faut des rivières en plus des tours de refroidissement, sous peine de dégradation du rendement, donc de pertes encore plus grandes ; cela met en danger l’écologie des rivières.
      Malheureusement un réacteur nucléaire ne produit que de la chaleur, qui est l’énergie la plus dégradée du monde, et on sait depuis l’origine de la science thermodynamique, au début du 19e siècle, qu’on en perd la plus grande partie si on en fait un vecteur énergétique « supérieur » comme la propulsion, l’électricité, l’hydrogène etc.
      Depuis 150 ans les meilleurs ingénieurs s’échinent à améliorer cela. Aujourd’hui, une centrale nucléaire a un rendement de 33% (42% théorique maxi pour les PWR – si je me souviens de mes exercices de prépa), et rejette donc les 67 % de chaleur restants à faible température/très gros débit. On ne peut rien faire de bon avec cette énergie-là, à part chauffer des crocodiles ou des serres (et encore, ces tomates inspirent méfiance). Personne ne veut chauffer sa maison avec, et les centrales sont trop loin des maisons.

      Non seulement il est théoriquement impossible de faire du gaz hydrogène avec de l’eau tiède, ni même avec de l’eau très chaude, mais pour faire de l’hydrogène à partir de chaleur nucléaire, il faut passer par beaucoup d’électricité, et justement, rejeter les deux tiers en chaleur vulgaire.
      Quant à recycler le CO² à usage agricole, nous avons pour cela un moyen merveilleusement efficace, 100% durable, universel, fonctionnant au solaire, qui s’appelle … un arbre.
      On s’éloigne de l’aviation, là, mais rien n’est jamais très loin de la science.

  • Pierre

    Monsieur Guimbal, comme toujours vos propos sont clairs, mesurés, factuels et plein d’humilité. Quel constaste avec notre « classe » politique qui n’a que rarement des connaissances scientifiques, ce qui ne l’empêche pas d’asséner des balourdises qu’on est prié de croire sur parole… Les moins crédibles sont -hélas- à mon sens les écologistes, qui se distinguent en plus par leur dogmatisme intolérant. Alors que nous avons tant besoin d’écologie, et vite!

    • fildru

      Peut être oublie on parfois que l’ avion a fuel a la petite économie de connaître le délestage , et pas l’avion électronique , et bien , j’ ai rêvé du contraire :
      Un avion electric est malchanceux en long range , sauf , essayons avec un Fouga électrique , sous les ailes et le ventre , comme des roquettes , ce serait des batteries qui une fois presque usées se détacheraient et reviendraient au sol comme des drones , vers la station service , le Fouga commercial mystère 20 plutôt continuerait avec ses batteries de croisière et descente , CQFD ?

  • Merci M. Guimbal pour cet article.

    Il y a 2 raisons qui font que les batteries ne rattraperont jamais l’énergie massique des carburants,
    sachant que les piles à combustible, les batteries ou le carburant, c’est de l’énergie chimique.

    1/ Dans le cas des carburants : c’est l’oxygène de l’atmosphère qui fait comburant.
    On ne transporte donc qu’une petite partie de la masse de réactif, alors que les batteries et piles à combustible puissantes doivent transporter tous les réactifs.
    [L’oxygène, c’est 80% de la masse d’ergol d’une fusée]

    2/ Dans le cas des carburants : on relâche les produits de réaction dans l’atmosphère.
    Alors que les batteries doivent garder les produits de réaction pour la prochaine recharge.
    [Un réservoir vide, c’est carrément plus léger qu’une batterie vide.
    Vous croyez que les liners largueront la batterie avant l’atterrissage ?]

    Ma conclusion personnelle :
    S’il s’agit de voler en aéronef, il me semble plus raisonnable d’améliorer les solutions à base de carburant, plutôt que d’attendre que la batterie miracle sauve l’aviation.
    Pour l’aviation de loisir, les possibilités d’améliorations techniques sont considérables => rendement moteur, rendement hélice au décollage, masse à vide, …
    Et une fois que l’on aura réduit la consommation, on pourra regarder du côté des biocarburants.

    Mais s’il s’agit de voler le contribuable, l’électrique marche tellement bien que l’on n’a même pas besoin de comprendre les lois de Newton (exemples : les hélices de l’E-fan, les E-VTOL,…) .

    Jérémie Buiatti, responsable technique société Electravia / Hélices E-Props.

    PS : il y a 12 ans, les contribuables ont aimablement financé les débuts de la société et aidé Electravia à motoriser plus de 70 proptotypes d’avions électriques.
    Ensuite, grâce aux hélices E-Props, Electravia les a largement remboursés… et nous comptons bien poursuivre dans cette voie !

    • Bruno Guimbal

      Merci de votre partage franc et réaliste, et bravo pour votre contribution modeste mais active à augmenter l’efficacité énergétique de l’aviation.
      Sans parler de la contribution aux impôts et charges… comme je vous comprends 🙂 !
      Bien à vous cher voisin

    • JYP Air

      Merci pour votre contribution. « Et une fois que l’on aura réduit la consommation, on pourra regarder du côté des biocarburants. »Je partage cet avis et on travaille dans ce sens

  • stanloc

    Non, non Mr Guimbal, ne comparez pas un porte-container et un A380 tout comme un camion une chose fondamentale les différencie : LEUR VITESSE. Je ne comprends pas que vous fassiez la même comparaison que l’énorme majorité des médias.

    • Bruno Guimbal

      Je n’ai jamais mis en concurrence un porte-containers et un A380…
      Je montre juste que si on veut minimiser les émissions de CO² pour une même quantité maintenue de passagers à 400 kt et de containers à 16 kt, il vaut mieux mettre des batteries dans le porte-container (1% de carburant devient 5% de super-batteries, effet négligeable sur l’efficacité), et garder le pétrole pour l’avion (qui ne pourrait plus voler que le quart de sa mission, même avec des super-batteries-qui-n’existent-pas).
      Ca paraît égoiste pour l’aviation mais c’est comme ça !
      Bien à vous

  • SÉBASTIEN LAITHIER

    Si on en vient à l’hydrogène, j’ai tendance à penser qu’alimenter un turboprop/ou un turbofan avec de l’hydrogène sera probablement plus efficace énergétiquement que d’alimenter une pile à combustible qui ferait tourner un moteur électrique… mais je peux me tromper

    • Jean-Mi

      Oui, c’est certain, mais il faut déjà avoir produit l’hydrogène, d’abord, et ça coute aussi de l’énergie…

    • Bruno Guimbal

      Je pense que vous vous trompez, effectivement.
      Le rendement du cycle thermique d’une turbine à gaz, hydrogène, pétrole ou huile de friture, cycle limité pareillement à quelques 1000 °C, ne dépassera pas 30%.
      Brûler de l’hydrogène, c’est un peu du gâchis !
      Le rendement d’un moteur électrique est de presque 90%
      Le rendement de la pile à combustible… je ne sais pas car on lit tout et rien sur le sujet depuis 20 ans. Mais ça devrait dépasser 60%
      Donc la chaîne électrique, SI (???) elle existe, dépassera 50%, c’est bien mieux.

  • BONNASSIEUX

    Bel exposé et Merci

    Mes connaissances dans le domaine sont bien plus limitées que les vôtres.
    Pour les Hybrides Voitures je trouve cela assez stupide par exemple une Yaris à un batterie de 0.9 kWh (quelques km à 60km/h) contre 50kWh pour Zoe, il n’y a mon sens aucun intéret si ce n’est la performance de faire coexister 2 moteurs sous le même capot avec la complexité qui en découle…

    Pourriez vous préciser la notion de « Charge payante » = nombre de passager ou charge utile selon le cas ?
    Merci
    Pour info un A380 au décollage
    245 ton kerosène +
    275 tonne de carlingue +
    50 tonne de passagers (soit moins de 10%) et rendement des moteurs 50%

    • Jean-Mi

      Le but du moteur de la Yaris n’est pas du tout de vous promener pendant 100km. Son but est uniquement de donner l’impulsion qui met en mouvement votre voiture, sans demander de puissance au moteur thermique voire en le laissant éteint. Ensuite le moteur thermique fait la croisière avec quelques chevaux (on parlait de 17ch dans l’article), alors que le moteur électrique reste éteint.
      Si vous en avez l’occasion, essayez un vélo assisté électrique. C’est très parlant.
      Au démarrage sans assistance d’un vélo, il vous faut vous dresser sur les pédales « en danseuse » pour lancer le vélo durant quelques mètres (2 ou 3) avec d’important efforts, puis vous vous asseyez sur la selle et avec une puissance très réduite continue, vous vous promenez, voire accélérez doucement avec des efforts très modérés.
      Un vélo assisté électrique vous mets juste le coup de « pied au cul » au démarrage qui vous évite de forcer pendant ces deux premiers mètres, puis vous pédaler normalement sans moteur ou presque.

      • Jean-Baptiste Berger

        @Jean Mi.
        Merci pour vos explications sur la complexité du changement de batteries en station service.
        J’avoue que je ne pensais pas que ça soit si compliqué.
        Jean Baptiste

    • Bruno Guimbal

      Merci,
      Beaucoup de questions…
      Traditionnellement, la « charge utile » comprend tout ce qu’on met dans l’avion : équipage, passagers, bagages, carburant. Car le rayon d’action est utile…
      La « charge payante » (payload) c’est la charge utile moins le carburant. En avion léger on laisse le pilote, mais c’est un peu comme on veut.
      Pour un navire cargo ou un poids-lourd, charge payante = charge utile à 1% près.
      Pour un A380, comme vous dites, c’est très différent ! Et si l’énergie prend 20% de poids … plus de charge payante, plus de vol, plus de pollution !
      C’est pour ça qu’il vaut mieux passer les tracteurs à l’hydrogène ou au colza, et garder le kérosène pour les avions si on a le choix.
      Le rendement des moteurs, c’est très compliqué. Le rendement absolu (énergie de propulsion/énergie thermique du carburant) dépend de la technologie du moteur, du taux de dilution et de la vitesse. Il n’atteint jamais 50 % et de loin.
      L’efficacité de l’avion, elle augmente beaucoup avec l’altitude à iso-rendement propulsif.
      Ordres de grandeur :
      – DR400 à 120 kt rendement moteur 25 % x rendement hélice 70% –> rendement propulsif global 17 %
      – Diamond diesel HDI –> 40% moteur x 70% hélice = global 28%
      – A 400 M (là, je m’aventure…) –> 35% moteur (plein pot) x 60% hélice = 20 % mais compte double à haute altitude
      – A 320 environ 30 % à haute altitude-compte double
      C’est meilleur pour un turboprop, mais le turbofan consomme quand même moins si on peut monter haut. Très compliqué je vous dis !
      Enfin, pour la voiture hybride, vous confondez hybride, qui est comme j’ai essayé d’expliquer, et hybride rechargeable, qui est, en quelque sorte, deux voitures en une : une électrique pure pour le quotidien citadin, et une thermique pour les voyages. Un avion hybride rechargeable serait idiot : mauvais avion de tour de piste et très mauvais avion de voyage.

  • Edrobal

    Bravo pour ce dézingage des nombreuses légendes urbaines qui entourent l’électrique, l’hydrogène et autres effets de mode. En tant que modéliste, j’utilise des accus lipo et suis sujet à une limite de durée de vie qui est indépendante du nombre de cycles. Qu’en est-il pour les autres accus lithium ?

    • Jean-Mi

      Si je puis me permettre, en temps que modéliste également, si vos accus lipo meurent indépendamment du nombre de cycle, c’est que vous ne les utilisez pas dans leurs bons paramètres.
      Sans vous mettre en cause frontalement, soit:
      – les caractéristiques de vos accus ne sont pas reproductibles (accus low cost, grande disparité de production, donnant des cellules mal équilibrées de naissances vieillissant donc très mal, accus poreux)
      – chargeur low cost ou inadapté qui tue vos accus
      – vos cycles sont trop violents, en charge et surtout en décharge, ou trop de cycles enchaînés sans repos de la chimie (accu chargé à chaud)
      – stockage ?
      – ou alors vous cassez vos avions avant d’avoir usé les accus…
      Perso j’ai de nombreux accus lipo, certains très vieux, qui fonctionnent encore très bien même s’ils sont fatigués et paresseux comme des petits-vieux qu’ils sont… Je pense, par exemple, à mes accus 3S 3300mAh qui me servaient intensivement sur un Eco8 il y a 10 ans, et qui ont encore volé ce week-end sur une Virgule. L’un d’eux déclassé pour le vol rend toujours service pour une pompe à essence…
      Mes accus indoor meurent vite aussi, mais utilisé au max de leur possibilité et parfois déchargés profonds, ils n’aiment pas du tout… Je ne leur en veux pas.

    • Enguerran

      Les batteries Li-Ion ont aussi des limites en cycle. Elles sont je crois plus robustes que les Li-Po.

      Le nombre de cycle dépend énormément de l’utilisation qui en est faite. Pour résumer, les Li-Ion n’aiment pas être trop chargée, pas être trop déchargée, n’aiment pas les variations de température, n’aiment pas être chargées avec des températures négatives ou basses, et n’aiment pas les gros courants électriques (parce que ça chauffe). Donc si vous faites des cycles 100%-0% a toute vitesse, votre batterie va lâcher au bout de 200-300 cycles. En faisant des cycles 40%-60%, avec un bon contrôle thermique, alors vous allez pouvoir faire l’équivalent de plusieurs milliers de cycles. C’est pour cela que les Tesla adaptent le taux de charge complète en fonction de l’utilisation et font du refroidissement a eau.

  • Luco 67

    Monsieur Guimbal vous écrivez ce qu’intuitivement je sens.
    Votre qualité d’ingénieur et vos chiffrages, même à « la louche », précisent bien les différents arguments pour ou contre la lubie actuelle du tout électrique.
    Une seule remarque : vous faites vôtre le réchauffement anthropique. Là je pense que c’est une erreur.
    M. Jean-Marc Jancovici pourrait certainement vous éclairer ici.
    L’autre élément est celui des cycles du soleil et de son magnétisme lesquels influent beaucoup sur notre climat terrestre.
    Bien cordialement,
    Luc G. (Aix)

    • bdd13
      bdd13

      C’est curieux, JM Jancovici explique justement que le réchauffement est bien anthropique…
      Le bilan des GES s’établit comme suit :
      Sources :
      – naturelles : 5,3 GtCO2/an (13%)
      – anthropiques : 34,4 GtCO2/an (87%)
      Puits :
      – atmosphère : 17,3 GtCO2/an (44%)
      – forêts : 11,6 GtCO2/an (29%)
      – océans : 8,9 GtCO2/an (22%)
      Bilan : 1,9 GtCO2/an (5%) en surplus dans l’atmosphère dont la moitié encore présente 1 siècle plus tard.
      Sources : CDIAC;NOAA-ESRL;Houghton et Nassikas 2017; Hansis et al 2015; Le Quéré et al 2018; Global Carbon Budget 2018
      Voici ce que dit le rapport intermédiaire du GIEC de 2018 (dit rapport 1.5) :
      « Le niveau actuel d’émissions anthropiques de CO22 (de l’ordre de 40 Gt3 par an) induit un réchauffement de l’ordre de 0.2°C +/-0,1°C par décennie. »
      Voici ce que disait déjà le rapport du GIEC en 2013 (AR5) sur les attributions du changement climatique :
      L’influence humaine sur le système climatique est claire. Elle
      est évidente en ce qui concerne l’augmentation des
      concentrations de gaz à effet de serre dans l’atmosphère, le
      forçage radiatif positif, le réchauffement observé, et la
      compréhension du système climatique.
       L’influence humaine a été détectée dans le réchauffement de
      l’atmosphère et de l’océan, les changements du cycle de l’eau
      planétaire, la fonte des neiges et glaces, l’élévation du niveau
      marin moyen, et la modification de certains extrêmes climatiques.
       Il est extrêmement probable que l’influence humaine a été la
      cause principale du réchauffement observé depuis le milieu du
      XXe siècle.
      GIEC
      Concernant les cycles courts du soleil (dits cycles de Schwabe) de 11 ans, l’impact en matière de forçage radiatif est de l’ordre de 0,1 W/m², en comparaison du forçage lié au bilan précédemment évoqué de l’ordre de 3 W/m². On voit donc un rapport de 30 entre les deux. Je pense qu’il n’y a pas photo.

  • Benoît COCHETEUX

    Bruno, l’analyse est bonne et la critique juste concernant les fantasmes de l’aviation commerciale et l’hélicoptère. Dans l’aviation légère, la question se pose à mon sens différemment : quelle autre alternative avons-nous pour réduire notre empreinte sonore et environnementale sur les aérodromes ? Les silencieux ? Les petites cylindrées ? Le planeur ? Par ailleurs, quelle alternative vont avoir les aéroclubs pour réduire leurs coûts ? La location ? Le bénévolat ?

    L’aviation légère a été précurseur dans bien des domaines. Elle nourrit encore aujourd’hui l’innovation des grands groupes (ex: Siemens et Rolls-Royce). C’est pourquoi les efforts politiques et financiers devraient au minimum s’intéresser à cette niche. Oublions de suite l’hydrogène dont les contraintes techniques, logistiques et scientifiques ne peuvent s’adapter aujourd’hui à des missions pour l’aviation légère. Vient ensuite l’hybridation qui combine malheureusement l’ensemble des problèmes des deux technologies sans apporter un bénéfice net substantiel pour les petits avions. Alors tant qu’à changer les choses, autant les changer à fond avec des batteries, seul option restante. L’analyse technique est facile et peut se retrouver facilement en suivant des principes physiques de base : masse, centrage, charge utile et puissance installée. Une dose d’analyse de contraintes et l’ingénieur devra ensuite choisir l’approche technique qui lui plaira. Pipistrel a fait le pari du LSA au début, d’autres suivront une autre voie.

    Concernant la partie financière, voici des chiffres plus parlants : à 100€ / HdV en coûts directs pour les moteurs à essence, il est quasiment impossible pour les aéroclubs de dégager une trésorerie suffisante pour assurer un renouvellement de la flotte. (35L/h à 2€, 15€/h TBO, 15€/h maintenance ce qui est conservateur).
    Même en validant un coût énergétique d’environ 40kWh par heure de vol à 20c€/kWh (soit une hausse de 30% du coût de l’électricité par rapport à aujourd’hui pour compenser la transition à l’électrique) on reste à une note de 8€ / HdV. Arrive ensuite au TBO (moteur, batterie et électronique) et maintenance… Il faudrait que l’ensemble coûte 92€/HdV pour que l’on retrouve le niveau du moteur à piston. Qu’en est-il réellement ?

    La maintenance, qu’on le veuille ou non, sera bien plus faible que pour un moteur à piston. L’expérience est là : l’automobile. Il suffit de demander à un propriétaire de véhicule électrique ayant plus de 8 ans pour le savoir (Zoe, Tesla…). Les contraintes réglementaires assombrissent le tableau mais une conception fiable et bien pensée permettra de réduire ces incertitudes à un niveau acceptable.
    Reste le TBO. C’est là, fondamentalement, que tout va se jouer. Qui va bien pouvoir concevoir l’architecture la plus simple et la plus fiable pour diminuer au maximum ces chiffres ? Le MTBF des moteurs électrique est de 20k à 25k heures, ce ne sera pas la problématique principale. L’électronique, si elle est correctement conçue, peut durer 10k heures. Les batteries, 500 cycles ? 1000 cycles ? 3000 cycles ? La réponse dépend entre autres d’une petite lettre C aux multitudes facettes et une analyse rapide permet d’expliquer pourquoi le Velis risque de coûter beaucoup plus cher qu’annoncé…

    Ces contraintes de jeunesse vont se régler petit à petit. Et même s’il faut être réaliste concernant l’évolution des technologies de batteries, les efforts annoncés paieront tôt ou tard. Mon avis est le suivant : qu’on le veuille ou non, l’avenir de l’aviation légère passera par l’électrique. Pipistrel nous ouvre la voie et sera suivi très probablement par Bye Aerospace dans un avenir proche. A nous de savoir tirer les leçons des pionniers et d’aider à développer un nouveau paradigme.

    En tout cas, merci Bruno pour l’analyse et sur un plan plus « personnel », de nous faire rêver et de nous inspirer avec l’aventure Guimbal ! Le Made In France a de beaux jours devant lui.

    • Bruno Guimbal

      Bonnes objections…
      C’est vrai que l’électronique peut-être extrêmement fiable pendant 10.000 ou 20.000 heures. Mais vu qu’elle sera critique, et en haute tension très dangereuse (courant continu) elle sera soumise à une maintenance de routine assez pointue.
      Et vu qu’elle est refroidie par liquide pressurisé, il y a des durites, des joints, des échanges périodiques du liquide, des tests du clapet de surpression.
      Une durite vieillie qui pète à chaud dans un moteur ou un ECU Siemens d’Extra 200, refroidi par liquide, ça sera aussi grave que dans un moteur Thielert (pas de durite dans un Lycoming).
      Une cosse de batterie de Velis qui passe 200 A en continu sous 400 V, c’est un risque de feu aussi fort qu’une tuyauterie d’essence. Donc ça s’entretient.
      C’est vrai qu’il n’y a pas 200 kg de batteries hautement inflammables juste à côté…. Ah mince, si !
      Si une Tesla prend feu (risque moyen, au sens aéronautique), on peut toujours descendre. Il n’existe aucun moyen d’extinction aujourd’hui pour une batterie Lithium. On recommande de l’ensevelir sous le sable…
      On sait très bien faire tout ça, mais ça coûte.
      L’entretien de l’avionique avec pilote automatique d’un hélicoptère bimoteur coûte aussi cher que celui du rotor et des transmissions. Et pourtant on ne change rien.

      Côté coûts, vous citez 100 €/hdv, mais c’est le prix du marché aujourd’hui, et là on parle du futur, très incertain. Il est très hasardeux, pour rester léger, d’attendre de l’électrique qu’il sauve la Planète ET qu’il démocratise l’aviation :-).
      Et 20 ct /kWh, c’est sans compter les énormes investissements d’installations à forte puissance crête. Hors subventions massives de l’état, hors Tesla qui est prépayé à l’achat, en voiture on compte plutôt 80 ct/kWh (Ionity). La 100 LL est à 20 ct/kWh. Avec un rendement du moteur moitié moins bon, ça fait encore deux fois mois cher. Mais ça pourrait augmenter fortement….
      Il me semble que vous confondez trésorerie et coûts. Précisément, aujourd’hui l’électrique qui promet un bas coût, demande une forte trésorerie (investissement – endettement) pour aller voir ce qu’il en est.

      • Benoît COCHETEUX

        Vous avez raison. Il ne faut pas minimiser les risques et la sécurité, donc la maintenance.
        Effectivement, cette dernière devra s’accommoder des particularités de l’électrique mais ce que vous décrivez n’a rien d’insurmontable ni de particulièrement complexe. Les overhauls des Lycoming (même sans durites) coûtent au minimum 30k€ pour un échange standard et dans certains cas, c’est parfois plus que l’ensemble moteur + contrôleur neuf d’un avion électrique de puissance équivalente.

        Je suis bien évidemment d’accord qu’on ne peut attendre de l’électrique des miracles… Mais c’est aujourd’hui la seule option possible dans un futur proche : le rendement des hélices est limité par l’aérodynamique et celui des moteurs à essence par la thermodynamique. Nous atteignons une asymptote d’efficacité globale de la chaîne propulsive thermique et cela fait des décennies que les motoristes et héliciers s’évertuent à gagner des pourcentages à coup d’investissements massifs. Vous connaissez sans doute bien mieux que moi les résultats !

        Par rapport au volet financier, personne ne peut prédire l’avenir. Ce qui est certain c’est que :
        _mettre de l’éolien / PV à tour de bras est un non-sens d’un point de vue financier et opérationnel (effet de mode dont vous parlez !)
        _il faudra remplacer à terme la TICPE (5 à 6% du budget de l’état), payer les infrastructures (probablement les régions) et les entretenir. Quelle hausse du prix au kWh cela représentera-t-il ?
        _le prix de l’essence ne peut aller qu’à la hausse, donc les 100€/HdV appartiendront très vite au passé.
        Conclusion : le fossé des coûts d’exploitation ne fera que se creuser entre les deux technologies.

        Que nous reste-t-il ? L’investissement initial où je rejoins complètement votre analyse : cela demande un effort financier important (min. 170k€ pour un Velis avec des changements de batterie fréquents et onéreux, 350k€ pour le futur eFlyer 2). C’est LA que réside la clef du problème et où je pense qu’il faut être honnête : très peu d’aéroclubs ont la trésorerie pour s’offrir de telles machines cash. Ils ont besoin de prêts et soutiens pour acheter des machines neuves. Et d’un point de vue pragmatique, les prêteurs financeront-ils des avions bruyants et polluants ou des avions silencieux et plus vertueux ?

        Mais personnellement, je ne crois pas à cette approche : mettre 170k€ dans une machine dont le ROI est supérieur à 10 ans n’a pas de sens pour un avion dont la valeur ajoutée est faible comparée aux avions SEP de même catégorie.
        Il n’est pas dit qu’offrir un avion neuf électrique soit la bonne méthode, au moins au départ. Il faut donc développer une autre solution qui réduira l’investissement initial pour réduire le ROI et permettre ensuite de dégager une trésorerie suffisante pour prévoir la suite. Et là, l’aviation électrique pourra se démocratiser.

      • Manu

        Juste une précision sur Ionity.

        Le tarif de 80 cts/kWh n’a rien à voir avec le coût réel, il a été décidé pour  » sanctionner  » les constructeurs extérieurs au consortium en rendant hors de prix les recharges sur ce réseau pour leurs clients.

        Ca permet de mettre en avant les marques du réseau qui elles ont droit à des tarifs bien plus faibles.

        D’ailleurs il existe des moyens d’accéder au réseau Ionity pour 40 cts/kWh.

        Celà dit pour l’avion électrique la clé est la densité énergétique. ET là le problème n’est pas technologique mais physique. Il n’existe pas à ma connaissance de couple électrolytique capable d’égaler dans densité énergétique d’un carburant liquide, même en y intégrant le rendement du moteur 3 fois supérieur en électrique.

        Ou alors il faut découvrir un matériau qui est aujourd’hui non prévisible par la classification périodique de Mendeleiev. Si quelqu’un y arrive un jour, il révolutionnera bien au delà de la simple aviation.

  • Nicolas

    L’article est excellent. Toutefois, je vous trouve très (trop?) négatif sur l’hydrogène.

    La pile à combustible est un outil formidable, et si elle est utilisée dans sa plage de fonctionnement (puissance la plus constante possible), peut atteindre des rendements très importants (> 60% pour le couple pile à combustible + moteur électrique)… en comparaison d’un moteur thermique. Seule la pile à combustible vous permet de dépasser les 500 Wh/kg et d’être compétitif avec le kéro !
    Et comme vous le dites, malgré les annonces fracassantes d’Elon Musk, on peine à dépasser les 200Wh/kg avec des batteries rechargeables au Lithium…

    L’objectif (ambitieux) est surtout de produire de l’hydrogène propre, à partir de l’électrolyse de l’eau ; l’électrolyseur étant alimenté par des énergies renouvelables. Là ca tient la route ! Et c’est d’ailleurs le chemin de prennent l’Allemagne et la Chine.

    • Bruno Guimbal

      En regardant de près les analyses objectives (par exemple JM Jancovici, l’ADEME etc. :
      – L’hydrogène utilisé comme stockage de l’électricité provenant des renouvelables a un très mauvais rendement (< 30% avant d'arriver dans l'avion…), alors que ce sont des énergies très nobles. Si on arrive à faire de l'hydrogène propre et des piles à combustibles (ou quand on y arrivera pour rester optimiste), là encore les avions, beaucoup plus pénalisés, passeront bien après les voitures et les tracteurs… et la France serait entièrement couverte de panneaux solaires avant d'arriver aux avions. Il ne faut jamais perdre de vue les ordres de grandeur et le contexte.

      • Nicolas

        J’adhère à votre propos. C’est l’automobile qui va tirer la nécessaire « transition énergétique » pour le transport. Par contre, nous avons des pépites de l’hydrogène en France et un véritable fabricant de pile à combustible : Michelin (et sa filiale Symbio) ! Cela fait plus de 20 ans qu’ils travaillent sur le sujet et leur pile à déjà voler sur un Airbus dans le cadre de travaux avec le DLR…

      • bob

        Bonjour et merci M Guimbal pour votre article qui remet l’église au milieu du village.
        Dans un monde ou tout est devenu communication et pensée magique et où « électrique » semble être devenu par miracle la panacée pour les transports alors que intrinsèquement « électrique » ne signifie en rien propre ni mieux que le thermique en terme d’impact global (production/stockage/consommation) et surement pas le stockage sur batterie chimique qui n’est qu’un mirage.

        Juste un point sur l’hydrogène (qui je suis d’accord n’est qu’un vecteur), vous avez raison si on regarde aujourd’hui.
        L’hydrogène est cher et énergivore car le procédé d’extraction (vaporeformage) est consommateur d’énergie ainsi que celui pour le stocker (liquéfaction par compression) mais aussi en ressource finie car en grande majorité extraits d’hydrocarbures fossiles donc rentrant déjà en concurrence avec les autres utilisations des énergies fossiles.
        Même si aujourd’hui c’est le moyen le plus efficace économiquement de « produire » de l’hydrogène il existe néanmoins des procédés alternatifs (α-FeOOH, électrolyse P.E.M, dissociation thermochimique …)en cours de mise au point qui sont très prometteurs et qui peuvent changer la donne complétement avec un changement d’echelle.

        L’avenir c’est des centrales nucléaires (le nucléaire et de toute façon un acteur incontournable de la de-carbonisation de notre monde) permettant la cogénération en utilisant la chaleur surnuméraire (principe de AP1000 chinois ou d’autre VHTR ) pour la fabrication de l’hydrogène et/ou comme source de chaleur primaire pour des systèmes de génération de froid et de chaud a usage urbain ou industriel en remplacement de l’existant (on ne consomme pas l’électricité produite par la centrale mais on réutilise la chaleur produite et perdue actuellement dans les tours de refroidissement pour fournir combler directement le besoin).
        D’autres pistes sont aussi envisageables comme des usines d’hydrogène aux plus prêt des champs éoliens et photovoltaïques permettant une production d’hydrogène intermittente propre et distribuable localement.
        enfin il y a aussi une filière imaginer aillant comme point de départ la bio masse par méthanisation des déchets organiques les plus divers puis la thermolyse du méthane obtenu.
        L’avantage majeur de l’hydrogène est sa densité énergétique dans les transports mais aussi à mon humble avis que l’on peu le produire de pleins de méthodes différentes, en transformant une ressource naturelle très disponible (l’ eau) et en utilisant des sources d’énergies diverses et possiblement totalement decarbonné (nucléaire/solaire a concentration/éolien+photovoltaïque…) et ce même si le rendement total (Power-to-H2-to-Power) ne dépasse pas 30%.

        my 0.02€

  • mcr59

    super article sur des connaissances réelles
    déjà essayé de expliquer cela a une cliente enseignante à la retraite avec ce style
    de arguments précis
    Conclusion l avion cela pollue et seule la électricité sera valable vu les progrès fait
    Elle est bornée convaincue d avoir raison donc pas d avancer même avec les
    meilleurs arguments
    Elle ne doit pas être la seule

  • Jean-Mi

    Merci Monsieur Guimbal pour cet très bel exposé dépassionné. (ça change du déconfiné…)
    Très instructif, et argumenté, vulgarisé. Bravo !
    Reste a se faire comprendre…
    Y’a du boulot !

  • Garcia

    Parfait…. tout est dit.

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