Objectif zéro carbone en 2050. C’est le défi principal de l’industrie aéronautique et l'électrification des aéronefs se présente comme l'un des moyens pour le relever. Mais que peut-on réellement attendre de la propulsion électrique avec batterie ? L'International Council on Clean Transportation (ICCT) a fait les calculs, réunis dans leur rapport Performance analysis of regional electric aircraft publié cet été.
Développer les batteries
Les scientifiques ont utilisé trois modèles fictifs d’avion électrique, de 9, 19 et 90 places, avec deux types de batteries : les batteries actuelles d’une densité énergétique de 250 Wh/kg, et d'hypothétiques futures batteries d'une densité énergétique de 500 Wh/kg. Ils ont calculé le rayon d'action de ces avions, en prenant en compte la nécessité règlementaire de disposer d'une réserve d'énergie pour atteindre un aéroport de secours à 100 km.
Avec les batteries d'aujourd'hui, un avion électrique avec 9 passagers pourrait parcourir 140 kilomètres. Avec les futures batteries, se serait 495 kilomètres, soit la distance à vol d’oiseau de Paris à Bordeaux. Pour 19 passagers, l’avion couvrirait 48 kilomètres avec des batteries de 250 Wh/kg, et 310 kilomètres avec les batteries de 500 Wh/kg.
Même en comptant sur des batteries de 500 Wh/kg, le rôle de ces deux types d'avions électriques resterait bien mineur : ils ne pourraient remplacer, selon le rapport, que 24% des vols régionaux, qui eux-mêmes représentent seulement 4 % des vols mondiaux.
La situation empire pour l'avion à 90 passagers : il ne tiendrait que 9 kilomètres avec les batteries actuelles, 281 kilomètres avec des batteries deux fois plus performantes. Dans les deux cas, le poids de la batterie embarquée est estimé à 10 tonnes, pour un poids total de l'avion de 37,5 tonnes.
Réduire la fraction de masse à vide
Les auteurs du rapport de l'ICCT rappellent l'importance d'un paramètre clé : le poids de la structure de l'avion. En réduisant de 30% la fraction de masse à vide (le ratio entre le poids de l’avion à vide sans batteries et son poids chargé avec la batterie et les passagers), le rayon d'action d'un avion de 90 passagers augmente de 170 – 180 kilomètres avec des batteries à 250 Wh/kg et de 360 – 380 kilomètres avec des batteries de 500 Wh/kg.
Une augmentation qui multiplie par quatre la part que pourrait prendre l’avion électrique dans les vols régionaux : il couvrirait ainsi 88 % de ces vols avec des batteries de 500 Wh/kg. Quant à l’avion à turbopropulseurs et ses 90 passagers, il pourrait couvrir 2 % à 59 % des vols comme le montre le graphique ci-dessous, toujours à condition d'avoir une batterie future de 500 Wh/kg.
ICCT Le rapport conclut que l'avion à propulsion électrique sur batteries ne conviendrait qu’à des vols régionaux. Ceux-ci représentent 6 % des émissions de CO2 du trafic aérien mondial. L'électrique pourrait apporter sur ces vols 49 % à 88 % de réduction d'émission de carbone par rapport à l’avion à kérosène d'aujourd'hui. En 2050, selon les auteurs, la réduction des émissions de CO2 permise par l'avion électrique s'élèverait à 3,7 millions de tonnes. Soit seulement 0,2 % des émissions du trafic aérien passager prévues à cet horizon.
« Globalement, le potentiel de l'avion électrique pour réduire l'impact du trafic aérien sur le climat est faible dû à ses capacités limités en termes de passagers et de rayon d'action », résument les auteurs. Et ce en tablant sur des batteries de densité énergétique de 500 Wh/kg alors que les batteries tout-solide à anode de lithium métallique espérées pour 2040 ne devraient pas dépasser 400 Wh/kg.
