Petit à petit, dans l’aviation, l’hydrogène fait son nid. Longtemps considérée comme une solution exotique dans le transport aérien, cette source d’énergie qui se pose en alternative décarbonée au kérosène commence à sérieusement animer les équipes de recherche de l’industrie aéronautique. La preuve avec Safran : l’équipementier et motoriste a annoncé fin mars s’être associé à la société d’investissement spécialisée HydrogenOne Capital Growth pour investir au sein de la petite entreprise britannique Cranfield Aerospace Solutions. Objectif affiché avec ce tour de table de près de 9 millions d’euros : proposer la première pile à combustible aéronautique certifiée.
Si l’utilisation de l’hydrogène est plus avancée dans le transport terrestre, avec plusieurs véhicules aujourd’hui disponibles, sa mise en œuvre dans le transport aérien est pour l’heure inexistante. Entre enjeux de sécurité, de stockage (à -253°C) et d’encombrement (l’hydrogène est quatre fois plus volumineux que le kérosène), il cherche encore sa place dans les avions. Alors qu’Airbus table sur le lancement d’un avion à hydrogène pour 2035, les briques technologiques doivent encore être développées et certifiées. Parmi elles, la pile à combustible pourrait jouer un rôle clé, capable de transformer l’hydrogène en électricité, pour les besoins en énergie propulsive ou secondaire.
Le Britten-Norman, un écrin tout trouvé
En matière d’hydrogène, Safran ne part pas de zéro. Entre son savoir-faire éprouvé dans le spatial, ses vingt années de R&T et les activités dédiées acquises auprès de Zodiac, le groupe d’aéronautique peut faire valoir une significative expérience en la matière. Pourquoi donc se tourner vers Cranfield Aerospace, une société de 90 personnes appartenant à l’Université de Cranfield ? Réponse : Safran était à la recherche d’un laboratoire volant pour y incorporer ses technologies.
«Il nous fallait une plateforme pour démontrer qu’une pile à combustible peut servir, de manière crédible, de source d’énergie pour la propulsion d’un avion, argue Ghislaine Doukhan, directrice générale de Safran Power Units. Or Cranfield Aerospace possède un aéronef qui peut accueillir un tel équipement.» Peu connue, cette entreprise britannique cherche à développer des vols commerciaux à propulsion hydrogène-électrique via son projet Fresson. Spécialisée dans l’intégration de technologies de pointe dans les aéronefs existants, elle revendique une certaine expérience liée aux contraintes de certification.
Pour Safran, Cranfield fait figure de partenaire de jeu idéal pour faire mûrir ses technologies. « Ce sera l’une des premières applications de la pile à combustible volante et surtout certifiée dans le monde », s’enthousiasme Ghislaine Doukhan. Dans le détail, le système propulsif d’un Britten-Norman Islander, un avion de neuf passagers fonctionnant aujourd’hui avec des moteurs thermiques classiques, va être remplacé par une solution de propulsion par pile à combustible alimentée à l’hydrogène.
Premier vol prévu en 2023
Le rôle de Safran au sein de ce partenariat technologique ? Parvenir à installer une pile à combustible à bord. Le réservoir de stockage d’hydrogène et les moteurs électriques seront quant à eux fournis par Cranfield Aerospace. Le calendrier des partenaires industriels est ambitieux : alors qu’un démonstrateur doit voler en 2023, l’avion équipé d’une pile à combustible pourrait être certifié dès 2025.
«Avec ce démonstrateur, nous allons pouvoir expérimenter et mieux comprendre les différentes contraintes liées à l’utilisation d’une pile à combustible sur un aéronef, résume Jean Baptiste Jollys, responsable de groupe Pile à Combustible. C’est la première étape qui permettra ensuite de passer à une échelle plus importante de mise en œuvre.» Parmi les principaux challenges techniques qu’il va falloir relever : concilier la masse, l’encombrement et le management thermique de l’hydrogène.
Pour l’Islander, le système de pile à combustible sera deux à trois fois plus puissant que ceux utilisés dans l’automobile et il faudra l’intégrer dans l’espace de la nacelle. «En ce qui concerne le management thermique, il sera nécessaire d’évacuer la quantité de chaleur générée par la réaction en minimisant l’impact sur la performance de l’avion», détaille Jean Baptiste Jollys. De quoi bien occuper l’équipe d’une trentaine de personnes chez Safran, qui a regroupé ses activités liées à l’hydrogène en 2019 au sein de Safran Power Units.
