Voler sans carbone

En juin dernier, le gouvernement français annonçait l’objectif de faire voler un avion « neutre en carbone » en 2035, en utilisant de l’hydrogène. Les réactions des entreprises aéronautiques françaises ont été prudentes. Pourquoi l’utilisation de l’hydrogène pour les avions de ligne semble-t-elle si compliquée ?

En théorie, l’hydrogène est le candidat idéal pour les longues distances. En effet, à masse égale, l’hydrogène contient trois fois plus d’énergie que le kérosène, actuel carburant des avions. C’est, en gros, le rapport entre un plat de pâtes et une assiette de pommes : l’un vous nourrit bien plus que l’autre. C’est pour cette raison que l’hydrogène est utilisé pour propulser les fusées. Le kérosène, quant à lui, contient, à masse égale, environ quarante fois plus d’énergie qu’une batterie électrique.

Pour utiliser l’hydrogène dans des avions « verts », il faut d’abord le produire sans créer de CO2. La méthode la plus utilisée consiste à l’extraire de dérivés du pétrole, ce qui ne fait pas l’affaire. L’hydrogène peut aussi être produit à partir d’eau et d’électricité. Il faut alors que cette électricité soit issue de sources décarbonées : énergie nucléaire, solaire ou hydroélectrique par exemple. Aujourd’hui, cela augmente son coût de production et les infrastructures commencent tout juste à se mettre en place.

Puis, il faut stocker et apporter cette énergie à bord. Mais à température ambiante, l’hydrogène est… un gaz. Un kilogramme d’hydrogène occupe un volume de plus de 3 000 litres, alors qu’un kilogramme de kérosène occupe un volume d’un peu plus d’un litre. Il faut donc comprimer l’hydrogène pour l’embarquer dans les avions, ce qui nécessite la fabrication de gros réservoirs très résistants et donc de revoir la conception des avions. Dans le cas des fusées, on rend même l’hydrogène
liquide pour en diminuer encore le volume. Mais il faut, pour cela, le refroidir à une température de -253°C, ce qui coûte beaucoup d’énergie et
nécessite des réservoirs complexes pour le maintenir aussi froid durant tout le voyage.

Enfin pour utiliser l’énergie de l’hydrogène pour propulser l’avion, deux méthodes existent. La première consiste tout simplement à le brûler : les moteurs d’avions actuels pourraient fonctionner à l’hydrogène moyennant quelques modifications. Le gros avantage est d’utiliser les technologies existantes, tout en évitant la production de CO2, puisque la combustion de l’hydrogène dans l’air ne produit que de l’eau. Une seconde méthode est d’utiliser l’hydrogène d’abord pour produire de l’électricité dans ce qu’on appelle une pile à combustible. Cette électricité sert à alimenter directement les moteurs.

Deux défis majeurs se dressent donc entre nous et des avions décarbonés : sommes-nous capables de produire suffisamment d’hydrogène vert pour les faire fonctionner ? Et sommes-nous prêts à payer un peu plus cher nos billets d’avion pour voler sans émettre de CO2 ? Ces questions nécessitent des réponses gouvernementales, bien sûr, mais aussi de chacun d’entre nous.

Malo du Bretoux

Actuailes n° 119 – 16 septembre 2020