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Maximiser la réduction des émissions de CO2 des avions hybrides-électriques

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Une étude examine les meilleures combinaisons de combustibles fossiles et de propulsion par batterie, ainsi que l'analyse du cycle de vie, afin d'optimiser les avantages pour l'environnement

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Les avantages des groupes motopropulseurs hybrides font l'objet de vifs débats, notamment dans la section commentaires de l'Ingénieur. Alors que la propulsion électrique réduit évidemment les émissions des systèmes de propulsion utilisés - c'est-à-dire sur la route pour les véhicules hybrides et dans le ciel pour les avions - les émissions associées à la recharge des batteries peuvent ou non l'emporter sur ces avantages, selon les personnes interrogées.

Bien que l'attention se soit surtout portée sur les véhicules terrestres, parce que la technologie existe et qu'elle est commercialement viable aujourd'hui, le développement d'avions hybrides à carburant fossile et à propulsion électrique se poursuit rapidement, même s'il n'existe encore aucun hybride commercial. Étant donné que les besoins énergétiques du vol sont beaucoup plus importants que ceux du transport terrestre, il est encore plus difficile de répondre à la question de savoir s'il y a un avantage environnemental.

Des ingénieurs en aérospatiale de l'Université de l'Illinois ont tenté d'étudier la question, et leurs résultats sont publiés dans un article du Journal of Aircraft. Selon le co-auteur Philip Ansell, l'aspect du sujet qui n'a pas été étudié est l'impact carbone associé à la recharge des batteries. "Vous pouvez obtenir une réduction de la consommation de carburant, mais si la propreté du réseau électrique qui sert à charger le système de batteries n'est pas incluse, il vous manque une part importante du total des émissions de carbone ", dit-il.

L'étude a comparé les émissions de CO2 par kilowattheure pour chaque État des États-Unis, en établissant la quantité de carbone produite par unité d'énergie. Les chercheurs ont examiné un modèle d'avion hybride-électrique commercialement acceptable, capable de transporter le même nombre de passagers et de couvrir les mêmes distances qu'un avion entièrement à carburant fossile actuel : un avion à couloir unique avec environ 140 passagers. Ils ont fait varier la proportion de la puissance de l'arbre de transmission de propulsion qui provenait de l'électricité, en examinant des scénarios où 12,5 %, 25 % ou 50 % de la puissance provenait d'un moteur électrique, et ont évalué le coût en termes d'émissions de CO2.

La configuration la plus réaliste d'après le modèle était un système de propulsion qui utilise un groupe motopropulseur électrique à 50 % avec une densité d'énergie spécifique de la batterie de 1 000 W par kilogramme. Cela produirait 49,6 % moins de CO2 sur le cycle de vie qu'un modèle réduit d'avion commercial.

Cependant, la technologie actuelle des batteries n'est pas en mesure de supporter une telle configuration. Ansell estime que 12,5 pour cent est la configuration accessible à court terme la plus probable, "parce que nous aurons besoin de moins de progrès technologiques en matière de batteries pour y parvenir" Mais la relation entre les émissions de CO2 produites par l'amélioration des concepts de propulsion n'est pas linéaire, a-t-il ajouté, et "la réalisation des améliorations technologiques pour un système hybride à 50 pour cent a certainement un très long délai de mise sur le marché, de loin, car il est totalement incertain si et quand ce niveau de densité énergétique des batteries sera fabriqué"

Ansell a dit : "Dans les 10 prochaines années, nous serons peut-être en mesure d'avoir une batterie de 400 à 600 wattheures par kilogramme. Si nous projetons cela, les niveaux dont nous avons besoin pour des facteurs d'hybridation plus importants, ou même pour des avions commerciaux entièrement électriques, pourraient être à notre portée au cours des 25 prochaines années."