L'homme qui a perdu confiance dans le vol électrique

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Pendant un certain temps au moins, Dominic Sprague a vu l’avenir de l’aviation, et cet avenir était électrique.

Il était présent lors du vol inaugural d'un hydravion Beaver en 2019 que Harbour Air, la compagnie aérienne basée à Vancouver, a modifié pour décoller sur batterie. Ce vol a été présenté comme « le début du troisième âge de l’aviation – l’ère de l’électricité ».

Le nord-ouest du Pacifique est devenu un centre mondial de développement d'avions propulsés par batteries, des avions à réaction étant assemblés par Boeing dans la région. L’avion électrique Beaver est sur le point d’être le premier avion électrique à entrer en service commercial.

M. Sprague, un ingénieur aérospatial canadien avec une carrière en gestion des opérations et en conseil stratégique en aviation, a été un ardent défenseur de cet effort. Il a été président d'Eviation Aircraft et de magniX, deux sociétés de l'État de Washington développant des avions électriques et des moteurs alimentés par batterie, y compris ceux utilisés dans le Beaver électrique. Il a participé au processus de sélection du Fonds pour les technologies aéronautiques durables de 350 millions de dollars sous Innovation, Sciences et Développement économique Canada. Il a étudié le potentiel de la technologie des moteurs hybrides avec Viking Air de l'île de Vancouver et le géant de l'aviation Pratt & Whitney.

« Il y a cinq ans, nous étions tous optimistes, espérant et croyant que là où les voitures pourraient aller, les avions suivraient », a déclaré Sprague dans une interview.

Mais il estime désormais que de nombreux efforts déployés jusqu’à présent dans le domaine de l’aviation alimentée par batterie constituent un « théâtre vert ».

« Nous pouvons le faire fonctionner, mais ce sera limité. »

Prenons, par exemple, le premier eBeaver expérimental, qui a servi de banc d'essai à Harbor Air, effectuant 78 vols. Sprague a déclaré qu'il était au mieux capable de « transporter le pilote et ses sous-vêtements ». Le deuxième eBeaver, dont la modernisation devrait commencer à la fin de l'année prochaine dans l'espoir d'obtenir la certification d'aviation commerciale, pourrait être capable de transporter deux ou trois passagers, soit moins que les six passagers que le Beaver à essence peut transporter. Même les nouveaux avions comme celui qu'Eviation conçoit ne devraient transporter que neuf passagers avec une autonomie à peine suffisante pour relier Vancouver à Portland.

« La physique n'est pas favorable au vol électrique », a déclaré M. Sprague. Il n'occupe plus aucun rôle officiel chez Eviation ou magniX.

Il a déclaré : « Au début, il y avait une tendance à blanchir ces problèmes ennuyeux en disant : nous les résoudrons plus tard. » « Malheureusement, je ne suis pas sûr que des solutions soient facilement accessibles. »

Les découvertes de M. Sprague ont mis en évidence l'ampleur du problème que pose la réduction de l'empreinte carbone de l'aviation dans un monde soumis à des contraintes climatiques.

Aujourd’hui, l’aviation représente environ 2,5 pour cent des émissions mondiales. Mais l’aviation est susceptible de se développer à mesure que le transport aérien continue de croître et que d’autres secteurs se décarbonent, créant un besoin urgent de solutions. Selon certaines estimations, l’aviation représentera 27 % des émissions d’ici 2050.

Cela dépend en grande partie de l’énergie et du poids. Le carburéacteur contient beaucoup d’énergie par livre. Les meilleures batteries sont loin d’être disponibles. Benoit Breault, directeur de la recherche et de la technologie chez Bombardier, a déclaré qu'une amélioration de cinq fois supérieure est nécessaire avant que les batteries puissent être utilisées dans l'aviation.

La lourdeur des batteries peut être surmontée plus facilement par une voiture électrique, qui n’a qu’à pousser son poids sur le sol. « Lorsque vous devez le soulever jusqu'à 10 000 pieds, cela devient un énorme fardeau, pas comme le carburant que vous brûlez en vol », a déclaré Jayant Mukhopadhyaya, un expert de l'aviation basé à Berlin au Conseil international des transports propres. Ou ICCT, un groupe de recherche à but non lucratif.

Les avions électriques auront probablement un rôle à jouer sur les vols court-courriers, y compris ceux opérés par Harbour Air et d'autres dans des pays comme la Norvège, où les avions peuvent traverser des fjords étroits.

Mais à l’échelle mondiale, le Conseil du transport aérien international estime que les avions électriques ne conviennent au transport que de 0,03 % du total des passagers-kilomètres parcourus. Les progrès de la technologie de l’hydrogène pourraient conduire à ce que certains avions plus gros soient exploités sur des itinéraires plus courts, même si cela créera probablement ses propres difficultés, car les hydrocarbures représentent une source importante d’hydrogène.

Cependant, a déclaré M. Mukhopadhyaya, il est peu probable que l’alimentation par batterie fournisse une « décarbonisation à une échelle raisonnable ».

Il est probable que les avions capables de décoller et d’atterrir verticalement électriques créeront de nouvelles formes de vol, peut-être en transportant des personnes sur des routes encombrées.

Billy Nolen, ancien administrateur par intérim de la Federal Aviation Administration, l’appelle « la grande course à l’espace aérien ». M. Nolen est maintenant directeur de la sécurité chez Archer Aircraft, basé en Californie, qui développe un avion électrique de minuit pour quatre passagers avec des investissements de Stellantis, Boeing et United Airlines. Conçu pour des vols d'une portée de 30 à 80 kilomètres, l'avion ressemble à un mélange entre un drone et un hélicoptère, a déclaré Nolen, et pourrait contribuer « considérablement à la réduction des embouteillages ».

Il a ajouté que les avions électriques d'aujourd'hui sont « très mauvais ». Avec une technologie de batterie qui s’améliore à un rythme de 5 à 7 % par an, les progrès sont rapides.

Cependant, ces avions sont plus susceptibles de concurrencer les voitures sur les trajets urbains que de remplacer les avions alimentés au kérosène sur les vols long-courriers, et il n'est pas certain qu'ils apporteront des gains d'efficacité énergétique par rapport aux véhicules électriques qu'ils dépasseront.

Les compagnies aériennes et les constructeurs commencent à expérimenter des carburants d’aviation durables, fabriqués à partir de sources renouvelables, pour les vols long-courriers. L’autre option est l’e-kérosène, un carburant à base d’hydrogène et de dioxyde de carbone, qui est actuellement beaucoup plus cher que la production de carburéacteur traditionnel.

La technologie hybride peut également réduire modestement les émissions ; Airbus a déclaré qu'il pourrait être en mesure de réduire sa consommation de carburant de 5 % en utilisant l'électricité pour stimuler la propulsion des avions.

Mais même un système hybride nécessitera une électrification supplémentaire des avions.

De cette manière, les ingénieurs de la côte du Pacifique pourraient changer l’avenir de l’aviation.

« La plupart de la technologie a d'abord été développée dans les petits avions », a déclaré Erika Holtz, qui supervise le programme d'électrification de Harbor Air.

Parce qu'il ne nécessite pas une cellule entièrement nouvelle, l'eBeaver sera l'un des premiers avions électriques à disposer de la technologie prête pour le vol régulier et à être certifiée par les systèmes réglementaires. Ce processus a en fait pris plus de temps que prévu ; Mme Holtz espère désormais que l'eBeaver terminera ses tests au sol et en vol d'ici la fin de 2025. On ne sait pas encore combien de temps il faudra aux régulateurs pour approuver.

« Il s’agit en grande partie de tracer une nouvelle voie vers la certification qui n’a jamais été tracée auparavant », a-t-elle déclaré. Il y a encore beaucoup de travail à faire. Par exemple : « Nous n'avons toujours pas décidé ce qu'est le module de batterie ? » » dit Mme Holtz.

Elle reste optimiste quant au fait que Harbour Air, le plus grand opérateur d'hydravions du continent, puisse convertir 90 % de sa flotte à l'alimentation par batterie d'ici une décennie.

Cela est important, a-t-elle déclaré.

« J'ai prouvé son côté électrique, puis il peut être utilisé pour la technologie hybride dans des avions plus gros. C'est un point de départ. Il s'agit d'apprendre à marcher avant de savoir courir. »

MagniX travaille avec la NASA pour électrifier partiellement un autre avion canadien, un DeHavilland Dash 7 d'Air Tindi, basé à Yellowknife. Ben Luxton, vice-président du programme MagniX de la NASA, a déclaré qu'ils s'attendent à ce que ce programme permette de réaliser « 50 % d'économies de carburant sur une mission de 500 milles sur un avion de 50 places ».

« Cela peut être réalisé grâce à la technologie d'aujourd'hui. »

Certaines de ces technologies évoluent rapidement. La capacité des batteries utilisées par magniX a doublé ces dernières années. Il y a cinq ans, le vol électrique semblait être un fantasme. Maintenant, cela a du sens.

« Certains d'entre eux montrent ce qu'est l'art du possible », a déclaré Reona Armismith, directrice de la technologie chez magniX. Faites cela, et le monde dira : Eh bien, ce n’est pas complètement fou. C'est réalisable. Tu dois commencer quelque part. »

Certaines surprises électriques ont été agréables. Par exemple, le premier castor électronique s’est révélé être un oiseau unique.

Le pilote règle généralement l'accélérateur d'un Beaver à essence à 62 % pour maintenir le Beaver de 2 tonnes en vol en palier. Lorsque le pilote d'essai de l'eBeaver a placé la manette des gaz dans cette position, il a déclaré : « Nous allons trop vite en croisière ici », se souvient Mme Holtz. Le castor envahissant se déplace généralement à une vitesse d’environ 170 kilomètres par heure. L'eBeaver a atteint une vitesse de 220. Pour atteindre une vitesse de 170 km/h, il n'avait besoin que de 41 % de sa puissance maximale.

Le castor n’est pas une merveille aérodynamique. Les ingénieurs l'appellent un « chasse-neige ».

Cependant, l'eBeaver utilise un ventilateur plus récent et plus efficace. Son moteur électrique doit aspirer moins d’air pour le refroidissement, ce qui le rend plus rationalisé.

«Nous avons constaté une amélioration très significative des performances», a déclaré Mme Holtz. C'est « essentiellement là où nous sommes passés du statut non viable à celui de la viabilité ».

Voler un eBeaver de Vancouver à Victoria est très différent d'un vol électrique transpacifique, et rien n'indique encore que cela aidera de manière significative l'industrie aéronautique à surmonter le changement climatique.

Cependant, cela pourrait garder une icône canadienne dans les airs.

Volé pour la première fois en 1947, le DHC-2 Beaver reste un cheval de bataille du ciel, un avion considéré comme l'une des réalisations techniques les plus importantes du pays. M. Loxton pense que les batteries le maintiendront en l'air.

Un jour, le castor aura 100 ans, dit-il, et il sera électrique.