Normalement, nous ne couvrons pas beaucoup de choses sur l’hydrogène ici à Clean Technica. Eh bien, du moins pas sérieusement. Souvent, on s’en moque ! Pourquoi? Parce que pour la plupart des applications, l’hydrogène est un moyen terrible de stocker de l’énergie. La seule façon vraiment propre de fabriquer les choses à ce stade est d’utiliser l’électricité pour séparer l’hydrogène et l’oxygène dans l’eau, comme le ferait un professeur de sciences au lycée. Il existe d’autres méthodes qui peuvent fonctionner, mais elles ne sont pas encore viables.
L’utilisation de l’électricité n’est pas un gros problème car l’électricité peut provenir de sources plus propres au fil du temps, mais nous devons faire attention à ne pas en utiliser trop. Nous allons déjà avoir du mal à remplacer les sources d’énergie à base de combustibles fossiles par des énergies renouvelables, et augmenter massivement notre consommation d’électricité rendrait cette tâche encore plus difficile. Donc, nous devons à la fois électrifier les choses qui brûlent des combustibles fossiles et essayer de ne pas en utiliser trop.
Le problème avec l’hydrogène est généralement qu’il consomme beaucoup d’électricité. Non seulement il faut beaucoup de temps pour séparer l’hydrogène de l’eau, mais il faut ensuite le compresser, le pomper, le transporter, le pomper à nouveau, puis le faire passer dans une pile à combustible pour produire à nouveau de l’électricité. A chaque étape, il y a des pertes de conversion, et vous finissez par consommer plusieurs fois plus d’électricité que vous n’en auriez consommé pour juste recharger une batterie !
Mais cela ne signifie pas que vous pouvez toujours « charger simplement une batterie ». Le problème avec la technologie de batterie d’aujourd’hui est qu’elle n’est pas très dense en énergie. Il ne contient tout simplement pas assez d’énergie par unité carrée d’espace ou par unité de poids pour certaines applications. Pour le stockage stationnaire, une batterie peut être grosse et lourde, et ce n’est pas un problème. Pour les véhicules électriques, ils introduisent certains compromis. Mais, pour des choses comme les avions et les cargos, les batteries devraient simplement être trop énormes pour voler, du moins pas sans laisser une certaine marge dans le budget de poids pour les passagers et le fret.
Donc, du moins pour l’instant, nous sommes coincés avec l’hydrogène comme carburant le plus propre, du moins pour certaines applications.
Un récent communiqué de presse d’Airbus, le célèbre constructeur d’avions de ligne, d’avions-cargos et d’autres avions, partage une histoire intéressante sur le cœur d’un nouvel avion spécial, mais attention, c’est un avion au cœur froid et froid.
Airbus se concentre sur la mise sur le marché d’avions à zéro émission d’ici 2035 et utilise des technologies de pointe pour atteindre cet objectif. Une grande partie de cela consiste à déterminer comment propulser l’avion, et Airbus pense que l’hydrogène est une option très prometteuse. Par conséquent, il consacre beaucoup d’efforts à la recherche sur les piles à combustible à hydrogène.
Les avions peuvent voler directement avec de l’hydrogène de deux manières principales. Les moteurs à turbine à gaz peuvent être modifiés pour fonctionner à la combustion d’hydrogène, et les piles à combustible peuvent générer de l’énergie électrique à partir d’hydrogène. Ou, une approche hybride utilisant les deux technologies est également possible. Mais il y a un défi auquel toutes ces options sont confrontées : l’hydrogène doit être maintenu extrêmement froid. Il doit être stocké à -253°C et rester à cette température malgré les variations du taux d’hydrogène tout au long du vol.
Par conséquent, les réservoirs de stockage d’un avion à hydrogène sont un composant essentiel, mais ils diffèrent de ceux que l’on trouve sur les avions réguliers. Un avion ZEROe réussi dépend en grande partie de la fabrication correcte de ces réservoirs; ainsi, ils ont créé il y a environ 15 mois des centres de développement zéro émission (ZEDC) à Nantes, en France, et à Brême, en Allemagne, pour travailler spécifiquement sur la conception et la construction des réservoirs d’hydrogène.
« C’est un véritable témoignage du travail d’équipe sur nos sites que de voir ce premier réservoir fabriqué si rapidement », a déclaré Chris Redfern, responsable de la fabrication, ZEROe Aircraft et responsable de l’architecte industriel de la propulsion. « Nous voulons optimiser le réservoir pour une plus grande efficacité et réduire davantage son empreinte environnementale : après tout, un avion zéro émission doit être aussi proche que possible de zéro émission tout au long de son cycle de vie. »
Comment les experts ont atteint l’objectif
Airbus a demandé de l’aide à ses collègues de Nantes et de Brême, car ils disposaient déjà des compétences nécessaires pour relever ce défi. Avec sa proximité avec Ariane Group et Airbus Defence and Space (avec leur expérience de travail avec l’hydrogène), Brême semblait être le choix logique pour la fabrication du char. Et, grâce à l’expertise considérable de Nantes en matière de structures métalliques, ils ont décidé que c’était là qu’ils produiraient la boîte froide – qui prend en charge la gazéification de l’hydrogène liquide.
Non seulement ce réservoir est innovant d’un point de vue technique, mais il représente également une rupture avec les méthodes plus conventionnelles. En adoptant une méthodologie de travail dynamique et agile, les équipes ont adopté une approche de co-développement qui reposait sur des progrès rapides grâce à l’innovation, aux tests, à l’échec rapide et à l’adaptation. En d’autres termes, plutôt que de passer du temps à développer des plans théoriques, les équipes se sont directement lancées dans la fabrication de prototypes qu’elles testeraient ensuite avant de passer à la création d’un prototype amélioré.
A Nantes, l’équipe a pris un entrepôt vide et en un peu plus d’un an, ils ont construit le premier réservoir d’hydrogène cryogénique qu’Airbus ait jamais produit.
« C’est un véritable témoignage du travail d’équipe sur nos sites que de voir ce premier réservoir fabriqué si rapidement. » dit Redfern. « La méthodologie agile a fourni un excellent prototype et contribuera à apporter des améliorations dans les futures itérations. Nous voulons optimiser le réservoir pour une plus grande efficacité et réduire encore son empreinte environnementale : après tout, un avion zéro émission doit être aussi proche que possible de zéro émission tout au long de son cycle de vie.
L’étape suivante consiste à analyser le prototype avec une perspective critique et à se demander ce qui peut être amélioré. L’équipe prend les informations et les données de test, crée une conception pour un deuxième prototype qui aura des performances améliorées et plus d’espace tout en étant plus facile à fabriquer. Ils travaillent déjà sur le deuxième réservoir, dont la construction et les tests devraient prendre environ un an.
Airbus indique que son objectif est d’avoir un réservoir achevé et installé dans le démonstrateur A380 d’ici 2026-2028. Alors que des avions plus propres seraient bien d’avoir beaucoup plus tôt que cela, le monde de l’aviation évolue avec beaucoup de prudence. Il est bon de voir qu’Airbus développe une conception sûre et fiable.
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