En tant qu’universel Un avion de marque hydrogène, équipé de la plus grande pile à combustible à hydrogène jamais conçue pour propulser un avion, a effectué son premier vol d’essai dans l’est de Washington, a déclaré le co-fondateur et PDG Paul Eremenko à l’aube d’un « nouvel âge d’or de l’aviation ».
Le vol d’essai de 15 minutes d’un avion Dash-8 modifié a été court, mais il a montré que l’hydrogène pouvait être viable comme carburant pour les avions de passagers à sauts courts. Autrement dit, si Universal Hydrogen – et d’autres dans le monde émergent du vol à hydrogène – peut réaliser les progrès techniques et réglementaires nécessaires pour en faire un produit grand public.
Les Dash-8, un incontournable des aéroports régionaux, transportent généralement jusqu’à 50 passagers sur des trajets courts. Le Dash-8 utilisé lors du vol d’essai de jeudi depuis l’aéroport international du comté de Grant à Moses Lake avait une cargaison résolument différente. L’avion d’essai Universal Hydrogen, surnommé Lightning McClean, n’avait que deux pilotes, un ingénieur et beaucoup de technologie à bord, dont un moteur électrique et une pile à combustible à hydrogène fournis par deux autres startups.
L’intérieur dépouillé contenait deux racks d’électronique et de capteurs, et deux grands réservoirs d’hydrogène avec 30 kg de carburant. Sous l’aile droite de l’avion, un moteur électrique de magniX était entraîné par la nouvelle pile à hydrogène de Plug Power. Ce système transforme l’hydrogène en électricité et en eau – une centrale électrique sans émission qui, selon Eremenko, représente l’avenir de l’aviation.
La pile à combustible a fonctionné tout au long du vol, générant jusqu’à 800 kW de puissance et ne produisant que de la vapeur d’eau et des sourires sur les visages d’une foule d’ingénieurs et d’investisseurs d’Universal Hydrogen.
« Nous pensons que c’est une réalisation assez monumentale », a déclaré Eremenko. « Cela nous maintient sur la bonne voie pour avoir probablement le premier avion à hydrogène certifié en service passagers. »
L’aviation contribue actuellement à environ 2,5 % des émissions mondiales de carbone et devrait croître de 4 % par an.
Toujours en utilisant du carburéacteur
L’avion de marque Universal Hydrogen dépendait également du carburéacteur. Remarquez le turbopropulseur Pratt and Whitney sous une aile. Crédits image : Marc Harris
Le vol d’essai, qui a été un succès, ne signifie pas que l’aviation entièrement zéro carbone est imminente.
Sous l’autre aile du Dash-8 roulait un turbopropulseur Pratt and Whitney standard (remarquez la différence sur la photo ci-dessus), avec environ deux fois plus de puissance que le côté pile à combustible. Cette redondance a aidé à aplanir la voie avec la FAA, qui a délivré un certificat de navigabilité spécial expérimental pour les tests du Dash-8 début février.
L’un des pilotes d’essai, Michael Bockler, a déclaré à TechCrunch que l’avion « volait comme un Dash-8 normal, avec juste un léger lacet ». Il a noté qu’à un moment donné, en vol en palier, l’avion volait presque entièrement à l’aide de la pile à combustible, avec le turbopropulseur au ralenti.
« Jusqu’à ce que les deux moteurs soient entraînés par l’hydrogène, ce n’est encore qu’un spectacle », a déclaré un ingénieur senior consultant pour l’industrie de l’aviation durable. « Mais je ne veux pas m’en moquer car nous avons besoin de ces tremplins pour apprendre. »
Une partie du problème avec les piles à combustible d’aujourd’hui est qu’elles peuvent être difficiles à refroidir. Les moteurs à réaction chauffent beaucoup plus, mais expulsent la majeure partie de cette chaleur par leurs échappements. Étant donné que les piles à combustible utilisent une réaction électrochimique plutôt que de simplement brûler de l’hydrogène, la chaleur perdue doit être évacuée par un système d’échangeurs de chaleur et d’évents.
ZeroAvia, une autre startup développant des piles à combustible à hydrogène pour l’aviation, a écrasé son premier prototype volant en 2021 après avoir éteint sa pile à combustible en l’air pour lui permettre de se refroidir, et n’a ensuite pas pu la redémarrer. ZeroAvia a depuis repris les airs avec une configuration hybride hydrogène / carburant fossile similaire à celle d’Universal Hydrogen, bien que sur un avion bimoteur plus petit.
Mark Cousin, directeur technique d’Universal Hydrogen, a déclaré à TechCrunch que sa pile à combustible pouvait fonctionner toute la journée sans surchauffe, grâce à ses grands conduits d’air.
Un autre problème pour les avions à pile à combustible est le stockage de l’hydrogène nécessaire pour voler. Même sous sa forme liquide la plus dense et la plus refroidie, l’hydrogène ne contient qu’environ le quart de l’énergie d’un volume similaire de carburéacteur. Les réservoirs d’aile ne sont pas assez grands pour tous les vols, sauf les plus courts, et le carburant doit donc être stocké dans le fuselage. Le vol de 15 minutes d’aujourd’hui a utilisé environ 16 kg d’hydrogène gazeux, soit la moitié de la quantité stockée dans deux réservoirs de la taille d’une moto dans l’habitacle. Universal Hydrogen prévoit de convertir son avion d’essai pour qu’il fonctionne à l’hydrogène liquide plus tard cette année.
Faire des modules
Un module Hydrogène Universel. Crédits image : Marc Harris
Eremenko a cofondé Universal Hydrogen en 2020, et la société a levé 20,5 millions de dollars lors d’un cycle de financement de série A 2021 dirigé par Playground Global. Le financement à ce jour approche les 100 millions de dollars, y compris les investissements d’Airbus, General Electric, American Airlines, JetBlue et Toyota. La société a son siège social juste en haut de la route de SpaceX à Hawthorne, en Californie, avec une installation d’ingénierie à Toulouse, en France.
Universal Hydrogen va maintenant effectuer d’autres tests à Moses Lake. La société travaillera sur le développement de logiciels supplémentaires et finira par convertir l’avion pour qu’il utilise de l’hydrogène liquide. Au début de l’année prochaine, l’avion sera probablement mis à la retraite – la pile à combustible se dirigeant vers le Smithsonian Air and Space Museum à Washington, DC.
Universal Hydrogen espère commencer à expédier des kits de conversion de piles à combustible pour des avions régionaux comme le Dash-8 dès 2025. La société a déjà près de 250 commandes de modernisation d’une valeur de plus d’un milliard de dollars auprès de 16 clients, dont Air New Zealand. John Thomas, PDG de Connect Airlines, qui prévoit d’être le premier transporteur américain à utiliser la technologie d’Universal Hydrogen, a déclaré que « le partenariat offre la voie la plus rapide vers un fonctionnement à zéro émission pour l’industrie aérienne mondiale ».
Universal Hydrogen ne se contente pas de produire les rasoirs, il vend également les lames.
La quasi-totalité de l’hydrogène utilisé aujourd’hui est produite au point de consommation. Ce n’est pas seulement parce que l’hydrogène fuit facilement et peut endommager les conteneurs en acier traditionnels, mais principalement parce que dans sa forme la plus utile – un liquide compact – il doit être maintenu à seulement 20 degrés au-dessus du zéro absolu, ce qui nécessite généralement une réfrigération coûteuse.
L’hydrogène liquide utilisé dans le test de Moses Lake provenait d’un fournisseur commercial de gaz «hydrogène vert», ce qui signifie qu’il a été fabriqué à partir d’énergie renouvelable. Seule une infime fraction de l’hydrogène produit aujourd’hui est fabriquée de cette façon.
Si l’économie de l’hydrogène va vraiment faire une brèche dans la crise climatique, l’hydrogène vert devra devenir beaucoup plus facile – et moins cher – à produire, stocker et transporter.
Eremenko a initialement lancé Universal Hydrogen pour concevoir des modules d’hydrogène standardisés pouvant être transportés par des semi-remorques standard et simplement insérés dans des avions ou d’autres véhicules pour une utilisation immédiate. La conception actuelle peut conserver l’hydrogène liquide jusqu’à 100 heures, et il les a souvent comparées à la commodité des unités Nespresso. Universal Hydrogen affirme avoir plus de 2 milliards de dollars de commandes de services de carburant pour la décennie à venir.
Des modules prototypes ont été présentés en décembre et la société espère innover plus tard cette année sur une usine de fabrication de 630 000 pieds carrés à Albuquerque, au Nouveau-Mexique. Ce projet de près de 400 millions de dollars dépend du succès d’une demande de prêt de plus de 200 millions de dollars du Département américain de l’énergie, qui n’avait pas encore été déclarée. Eremenko affirme que la demande a passé la première phase de diligence raisonnable au sein du DOE.
Une longue piste
Certains experts sont sceptiques quant au fait que l’hydrogène fera jamais une brèche significative dans les émissions de l’aviation. Bernard van Dijk, un scientifique de l’aviation à la Hydrogen Science Coalition, apprécie la simplicité des modules d’Universal Hydrogen, mais note que même la NASA a du mal à contrôler les fuites d’hydrogène avec ses fusées. « Vous devez encore connecter les cartouches à l’avion. Comment tout cela va-t-il être sûr ? Parce que si ça fuit et que quelqu’un allume une allumette, c’est la recette du désastre », dit-il. « Je pense qu’ils sous-estiment également l’ensemble du processus de certification d’un nouveau groupe motopropulseur à hydrogène. »
Même lorsque ces obstacles sont surmontés, il reste le problème de produire suffisamment d’hydrogène vert à partir d’électricité renouvelable, à un prix que les gens seront prêts à jouer. « Si vous voulez que tous les vols européens fonctionnent à l’hydrogène, vous auriez besoin de 89 000 grandes éoliennes pour produire suffisamment d’hydrogène », explique van Dijk. « Ils couvriraient une superficie environ deux fois la taille des Pays-Bas. »
Mais Eremenko reste convaincu qu’Universal Hydrogen et ses partenaires peuvent le faire fonctionner, avec l’aide d’une subvention de 3 $ par kilogramme pour l’hydrogène vert dans la loi sur la réduction de l’inflation de Biden. « De toutes les choses qui me tiennent éveillé la nuit », dit-il, « le coût et la disponibilité des hydrogènes verts n’en font pas partie. »