Deux champions tricolores ont dévoilé, lundi 16 juin au Salon du Bourget, un partenariat de recherche exclusif qui pourrait faire des étincelles en matière de décarbonation du transport aérien. Safran et Saft veulent développer, en tandem, des systèmes de batteries électriques haute tension destinés à l’aviation. «Notre ambition est de lancer le développement de batteries aéronautiques d’ici la fin de la décennie», précise à L’Usine Nouvelle Bruno Bellanger, président de Safran Electrical & Power, la branche du groupe spécialisée dans les équipements électriques. La commercialisation pourrait ainsi intervenir dans les années suivantes, mais les deux acteurs préfèrent ne pas fixer d’horizon de temps à ce stade.
Le calendrier de ce partenariat de R&T (recherches et technologies) souligne la difficulté à électrifier les aéronefs, sans commune mesure avec les automobiles. Les performances actuelles des batteries limitent leur usage dans l’aviation. Si les petits aéronefs – tels que les appareils à décollage et atterrissage vertical (VTOL) – peuvent effectuer des vols 100% électriques, au-delà de 4 ou 6 places, l’hybridation est inévitable. Pour voler en tout électrique, un avion de la taille d'un Airbus A320 devrait embarquer plus de 100 tonnes de batteries. Soit davantage que l’appareil. D’où la nécessité de collaborer entre industriels pour tirer les densités énergétiques des batteries vers le haut, d’autant que les performances promises ne sont pas au rendez-vous selon bon nombre d’acteurs de l’aérien. Tout en ayant en ligne de mire la nécessité de répondre aux exigences de sécurité drastiques du secteur.
Utiliser l'expérience acquise
Pour Safran, cette collaboration représente donc une opportunité inédite. «Elle offre la possibilité de fournir le dernier élément qui nous manquait dans l’électrification à haute tension des appareils, qu’il s’agisse des besoins propulsifs ou secondaires», résume Bruno Bellanger. Les futures batteries pourront en particulier alimenter les moteurs électriques Engineus, dont le premier modèle de 125 kW a été certifié en tout début d’année. Un moteur déjà plébiscité par le français VoltAero, l’autrichien Diamond Aircrfat et les américains Bye Aerospace et Electra. «Avec nos futures batteries, nous allons pouvoir gagner en rayon d'action, avoir des missions de plus en plus électriques», prévoit Bruno Bellanger. Ces moteurs seront assemblés dès 2026 à Niort (Deux-Sèvres).
Safran n’a pas choisi un nouveau venu en matière d’électrification des avions. «Nous sommes le numéro un mondial de la batterie 28 Volts pour les besoins tels que les groupes auxiliaires de puissance et l’alimentation de secours à bord, relève Cédric Duclos, directeur général de Saft, une filiale de TotalEnergies. Nous équipons 80% de la flotte commerciale mondiale, notamment les Airbus et Boeing.» Et l’expert l’assure : «durant l'épisode de l'atterrissage de l’avion sur l'Hudson River, en 2009, la dernière chose qui marchait dans l'avion, c'était la batterie Saft». L’entreprise est aussi présente dans le spatial depuis 60 ans et équipe en batteries plus de 400 satellites aujourd’hui en orbite, tels que ceux de Meteosat et de la constellation MDA Aurora.
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Expérimentés, les deux acolytes n’en ont pas moins un défi ardu à relever. D’abord pour muscler les performances de la batterie. Dans un premier temps, Saft compte mettre à profit son savoir-faire dans les cellules au lithium-manganèse-fer-phosphate (LMFP), pour lesquelles l’entreprise a déposé de nombreux brevets. «C’est une électrochimie qui est sûre et efficace», glisse Cédric Duclos. C’est à Bordeaux (Gironde) que se concentre l’activité électrochimie de Saft. Mais les regards des deux compères se tournent déjà vers une autre technologie, à l’étude sur ce même site girondin : les batteries à électrolyte solide. «Elles sont prometteuses mais n’ont pas encore atteint un niveau de maturité suffisant pour l’aéronautique», ajoute Cédric Duclos.
Plus de densité que les batteries lithium-ion
Leur promesse ? Une densité énergétique d’environ 500 Wh/kg, contre moitié moins pour les batteries lithium-ion traditionnel. Et un niveau de sécurité accrue. «Je préfère ne pas donner de chiffres en matière d’objectifs de densités énergétiques visées car les enjeux concurrentiels sont immenses», confie toutefois Cédric Duclos. Reste à mettre au point ces batteries, qui intéressent aussi certains acteurs de l’automobile, et à s’assurer qu’elles peuvent être produites à l’échelle industrielle. Les recherches qui vont être menées entre Safran et Saft ne sont donc pas sans rappeler le partenariat noué entre Airbus et Renault en novembre 2022, toujours d’actualité, visant notamment à mettre au point ces batteries solides pour l’aéronautique. Du côté de l'avionneur européen, on estime qu'au mieux, l'énergie électrique du prochain monocouloir, qui entrera en service vers 2035, représentera 5% des besoins en énergie de l'appareil.
Ensuite, l’enjeu pour Safran et Saft va consister à concevoir une chaîne électrique adaptée, capable de faire passer de grandes quantités d’énergie sans pour autant employer des câbles trop imposants, et donc trop lourds. D’où la nécessité de développer des systèmes compatibles avec une tension de 800 V, un niveau inédit dans l’aéronautique qui n’est pas sans poser problèmes (court-circuit, arc électrique, effet d’échauffement…). «C’est cette tension qui va permettre de fournir de l’énergie propulsive pour les petits aéronefs, 100% électriques ou hybridés, ou pour d’autres besoins», résume Bruno Bellanger. Safran mettra à profit l’expertise de ses équipes de Créteil (Val-de-Marne). Le site est spécialisé dans les systèmes électriques, mais aussi les algorithmes de contrôle, les solutions de sécurisation et les procédés d’intégration.
