Analyse détaillée des cibles technologiques, coûts et infrastructures pour propulser l’aviation régionale européenne à l’hydrogène liquide.
L’aviation régionale consomme d’importantes quantités d’énergie par unité de masse, ce qui complexifie sa décarbonation. L’hydrogène liquide attire l’attention en raison de sa densité massique d’énergie élevée et de son potentiel de réduction drastique des émissions en usage final. Des objectifs techniques précis émergent, par exemple un système de piles à combustible (PAC) offrant une puissance spécifique d’environ 2 kW/kg et un réservoir avec un indice gravimétrique de 50%, permettant d’approcher les performances du kérosène sans réduire significativement la charge transportée. Les analyses indiquent qu’avec de tels progrès, des avions régionaux pourraient parcourir 1000 milles nautiques (environ 1852 km) en limitant au minimum l’impact sur le fret ou le nombre de passagers.
Sur le plan de l’infrastructure énergétique, l’Europe pourrait favoriser des sources variées pour produire de l’hydrogène à coût réduit, par exemple via l’électricité d’origine nucléaire, le vaporeformage du gaz naturel avec captage et stockage du CO₂ (CCS), ou la mise en place d’unités de stockage d’hydrogène pour lisser la demande. Les estimations suggèrent que le coût nivelé de l’hydrogène liquide pourrait descendre jusqu’à 3,5 €/kg, ce qui le rendrait concurrentiel avec les carburants fossiles. Les scénarios de décarbonation profonde montrent que le développement cohérent de ces filières permettrait de limiter les contraintes sur les réseaux et les aéroports.
Atteindre les cibles de performance technologique pour l’hydrogène dans l’aviation
Le transport aérien, particulièrement sur les segments régionaux, se caractérise par la nécessité de fournir une puissance élevée par unité de masse. Les carburants classiques comme le kérosène présentent une forte densité énergétique, ce qui les rend adaptés. Cependant, pour atteindre un bilan carbone plus faible, l’hydrogène liquide constitue une alternative prometteuse. Il offre une densité massique d’énergie supérieure (environ 120 MJ/kg) par rapport aux carburants fossiles (autour de 43 MJ/kg pour le kérosène), et ne génère quasiment pas d’émissions directes de CO₂ lorsqu’il est utilisé dans une pile à combustible.
Pour rendre l’aviation régionale performante grâce à l’hydrogène, des cibles techniques doivent être atteintes. D’abord, un système de piles à combustible offrant une puissance spécifique d’environ 2 kW/kg s’avère crucial. Actuellement, les PAC pour l’aviation ont des puissances spécifiques plus faibles, souvent inférieures à 1 kW/kg. Doubler cette valeur nécessite des progrès dans la conception des membranes, la réduction de la masse des composants et l’amélioration de la gestion thermique, afin d’optimiser le rapport entre la masse du système et la puissance délivrée.
Ensuite, le stockage à bord de l’hydrogène liquide représente un défi. Un réservoir offrant un indice gravimétrique de 50% impliquerait qu’environ la moitié de la masse du système de stockage soit constituée d’hydrogène utilisable, le reste étant dédié aux matériaux structuraux, à l’isolation thermique et aux équipements de sécurité. À titre de comparaison, les réservoirs cryogéniques actuels ont souvent un indice inférieur, se situant autour de 30% à 40%. Atteindre 50% demanderait d’améliorer les matériaux d’isolation, de réduire la masse de la cuve, et d’optimiser la cryogénie afin de limiter l’évaporation.
Si ces deux cibles sont atteintes, il deviendrait possible d’alimenter des avions régionaux sur des distances d’environ 1000 milles nautiques (1852 km), tout en conservant une charge utile similaire à celle d’un avion à kérosène. Cela impliquerait une transition moins contraignante pour les opérateurs, sans diminution notable du fret ou du nombre de passagers transportés.
Impacts sur l’infrastructure énergétique et coûts de production en Europe
L’intégration de l’hydrogène liquide dans l’aviation régionale européenne ne se limite pas aux aéronefs : elle implique également de transformer en profondeur le système énergétique. La production d’hydrogène à grande échelle nécessite des sources primaires d’énergie bas-carbone. En Europe, plusieurs voies se distinguent. L’électricité issue de l’énergie nucléaire peut alimenter des électrolyseurs à haute performance, réduisant les émissions globales. Le vaporeformage du gaz naturel couplé au captage et stockage du CO₂ (CCS) offre une autre possibilité pour produire de l’hydrogène à moindre coût, mais nécessite un accès à des formations géologiques adaptées pour stocker le CO₂. Par ailleurs, le stockage d’hydrogène sur site, par exemple dans des cavités salines, pourrait réguler l’approvisionnement en fonction de la demande, limitant ainsi les contraintes sur les réseaux électriques et gaziers.
La viabilité économique de cette filière dépend du coût nivelé de l’hydrogène liquide. Les analyses suggèrent qu’il serait possible d’atteindre 3,5 €/kg, un seuil compétitif par rapport au kérosène, dont les prix varient fortement mais qui tournent souvent entre 0,5 et 0,9 €/L (environ 0,4 à 0,7 €/kg, compte tenu de la densité), auxquels s’ajoutent les coûts liés aux émissions de CO₂ (marché du carbone européen dépassant fréquemment 80 €/t CO₂). L’hydrogène liquide, si produit à grande échelle et dans des conditions optimisées, pourrait donc concurrencer les carburants fossiles en intégrant le coût environnemental.
Cette mutation aurait un impact sur la logistique aéroportuaire. Des infrastructures dédiées, incluant des terminaux de stockage cryogénique de plusieurs dizaines de mètres cubes, seraient nécessaires. Ces installations imposeraient de revoir la planification des aéroports, la distribution de l’énergie et la maintenance des équipements. Au final, le secteur aérien disposerait d’un levier pour limiter ses émissions, tout en s’insérant dans une stratégie énergétique élargie, associant sobriété, efficacité et diversification technologique.
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