II. L'ÉLECTRIFICATION DE L'AVIATION
Les progrès de l'électrification dans les transports terrestres ont conduit à une transposition rapide des technologies correspondantes à l'aéronautique. Comme pour un véhicule terrestre, la propulsion électrique d'un avion comprend plusieurs briques technologiques : le moteur, le système de distribution haute tension et les batteries, le moteur électrique faisant tourner une ou plusieurs hélices, carénées ou non. L'avion 100 % électrique présentant à la fois des avantages majeurs, notamment pour la décarbonation, et des limitations techniques, en particulier de rayon d'action, le développement de modèles hybrides vise à tirer bénéfice des avantages respectifs des propulsions électrique et thermique.
A. LES ATOUTS DE L'ÉLECTRIFICATION
L'électrification présente plusieurs avantages majeurs dans le domaine de l'aviation.
Le premier atout est l'absence complète d'émissions en vol, qu'il s'agisse de CO2 ou d'autres émissions à l'origine d'effets non-CO2, comme les NOx, les suies ou la vapeur d'eau. Bien entendu, il faut garder en mémoire que la production d'électricité génère elle-même du CO2, si bien que le bilan carbone complet d'un avion sera fonction de l'intensité CO2 de l'électricité utilisée pour charger ses batteries.
Un deuxième intérêt notable de l'avion électrique porte, comme pour un véhicule terrestre, sur les coûts d'exploitation, à la fois en termes de consommation d'énergie et de maintenance. Ainsi, le rendement de la chaîne propulsive d'un avion électrique étant supérieur à celui d'un appareil doté d'un moteur thermique, le coût de l'électricité consommée durant un vol sera nettement inférieur à celui du kérosène qui serait nécessaire pour réaliser le même vol avec un appareil classique.
Un troisième bénéfice non négligeable de l'électrification porte sur la diminution du bruit, en particulier au décollage et à l'atterrissage, ce qui permet de réduire les nuisances à proximité des aéroports. Ce bénéfice est renforcé par le premier : l'absence d'émissions polluantes à proximité des aéroports dans les phases de décollage, d'atterrissage et au sol.
Enfin, en découplant physiquement la fonction de génération de puissance de la fonction propulsive, l'électrification permet de mettre en oeuvre une propulsion distribuée, constituée d'hélices réparties le long de la voilure de l'avion. Une telle configuration présente plusieurs avantages sur le plan aérodynamique, notamment une diminution des pertes d'énergie liées aux frottements qui pourrait se traduire par une baisse de la consommation d'énergie de 20 % à 30 %. Potentiellement, elle accroît également la portance à basse vitesse, ce qui permet un décollage et un atterrissage sur de courtes distances et par conséquent l'accès à un plus grand nombre d'aéroports.
En 2017, l'ONERA a annoncé le projet AMPERE (avion à motorisation répartie électrique de recherche expérimentale)67(*) portant sur un démonstrateur d'avion à propulsion électrique distribuée permettant de transporter de 4 à 6 passagers sur 500 kilomètres, puis en 2019 le projet DRAGON, qui « vise à évaluer les avantages et les inconvénients de la propulsion électrique distribuée pour un avion de ligne (150 passagers et une vitesse de croisière autour de Mach 0.8) ». L'ONERA estime que par rapport à un avion mis en service en 2014, la propulsion distribuée pourrait réduire la consommation de kérosène de plus de 25 % pour un vol de 1 400 kilomètres.
* 67 AMPERE, le pari de la propulsion électrique distribuée, ONERA, avril 2017.