Le cœur froid qui propulse nos avions ZEROe

H ydrogen est la clé de notre mission de mettre sur le marché des avions zéro émission d'ici 2035, mais il doit être stocké à une température exceptionnellement froide de -253°C. Utiliser cette technologie implique de développer des réservoirs cryogéniques innovants de stockage d'hydrogène. Heureusement, nous avons des équipes autour de notre réseau avec juste le bon ensemble de compétences pour les construire…

Comment un avion vole-t-il à l'hydrogène ? Que l'hydrogène soit brûlé directement ou converti en électricité dans des piles à combustible, il doit d'abord être stocké en toute sécurité à -253° ! Découvrez comment nos équipes de Toulouse, Nantes et Brême collaborent pour concevoir et fabriquer un stockage cryogénique innovant qui permettra le vol à hydrogène.

Nous cherchons constamment à exploiter des technologies innovantes pour nous aider à atteindre notre objectif de commercialiser des avions à zéro émission d'ici 2035. Un aspect assez fondamental de cela est la façon dont nous propulserons un tel avion. En tant que tel, nous déployons beaucoup d'efforts pour exploiter ce que nous pensons être une option très convaincante : l'hydrogène.

Dans ses termes les plus simples, il existe deux technologies principales qui permettent à un avion de voler directement avec de l'hydrogène. Vous pouvez alimenter un moteur à combustion d'hydrogène grâce à des moteurs à turbine à gaz modifiés, et vous pouvez utiliser des piles à hydrogène pour créer de l'énergie électrique. Et vous pouvez déployer une approche hybride qui utilise un mélange des deux technologies.

Mais quelles que soient ces options, il y a une constante à l'œuvre : l'hydrogène doit être maintenu très froid. Il doit être stocké à -253°C et maintenu à cette température de manière constante tout au long du vol, même lorsque les réservoirs sont épuisés.

Les réservoirs de stockage d'un avion propulsé à l'hydrogène sont donc un composant absolument essentiel, mais ils sont complètement différents de ceux que l'on peut trouver sur un avion traditionnel. Nous avons immédiatement reconnu que la réussite de ces réservoirs serait essentielle au succès de notre avion ZEROe, c'est pourquoi il y a environ 15 mois, nous avons créé des centres de développement zéro émission (ZEDC) à Nantes, en France, et à Brême, en Allemagne, avec la tâche de concevoir et de fabriquer les réservoirs d'hydrogène, et mis au travail.

C'est un véritable témoignage du travail d'équipe sur nos sites que de voir ce premier réservoir fabriqué aussi rapidement. Nous voulons optimiser le réservoir pour une plus grande efficacité et réduire encore son empreinte environnementale : après tout, un avion zéro émission doit être aussi proche que possible de zéro émission tout au long de son cycle de vie.

Chris Redfern, responsable de la fabrication, ZEROe Aircraft et responsable de l'architecte industriel de la propulsion

Nous nous sommes tournés vers nos collègues de Nantes et de Brême car ils avaient déjà les compétences dont nous avions besoin pour relever ce défi. Brême est proche d'Ariane Group et d'Airbus Defence and Space, qui ont l'expérience de l'hydrogène, et Nantes possède une grande expertise des structures métalliques. La cuve est fabriquée à Nantes, et la boîte froide, qui s'occupe de la gazéification de l'hydrogène liquide, est produite à Brême.

Ce réservoir n'est pas seulement innovant sur le plan technique, il représente une rupture avec les processus traditionnels. Adoptant une méthodologie de travail dynamique et agile, les équipes ont adopté une approche de co-développement où, pour progresser rapidement, elles ont accepté la nécessité d'innover, de tester, d'échouer rapidement et de s'adapter. En bref, les équipes se lancent directement dans la fabrication d'un prototype, qu'elles testent et apprennent avant de développer un prototype amélioré, plutôt que de passer beaucoup de temps à travailler sur des plans théoriques.

Cette rapidité est illustrée par les progrès réalisés sur le site de Nantes, où l'équipe a pris un entrepôt vide et a construit le premier réservoir d'hydrogène cryogénique jamais produit chez Airbus en un peu plus d'un an.

Le parcours pour mettre cette nouvelle technologie sur le marché ressemble à ceci :

Des ingénieurs conçoivent les réservoirs d'hydrogène cryogénique sur logiciel à Toulouse. Ces conceptions sont transmises aux équipes de Nantes et de Brême, qui les examinent et explorent le processus de fabrication. Une fois la conception convenue, le premier réservoir - qui est testé avec de l'azote et non de l'hydrogène - est développé. C'est là où nous en sommes maintenant.

La prochaine étape consiste à regarder le prototype avec un œil critique et à se demander ce que nous pouvons faire mieux. Les informations et les données de test sont rassemblées et toutes ces informations entrent dans la conception d'un deuxième prototype, à remplir d'hydrogène. Nous avons déjà beaucoup de retours et nous cherchons notamment à maximiser l'espace, à améliorer les performances et à simplifier le processus de fabrication. Les travaux sur le deuxième réservoir sont déjà en cours et prendront encore environ un an pour être construits et testés.

L'objectif final est d'avoir un réservoir prêt à être installé dans le démonstrateur A380 d'ici 2026-2028.

Chris Redfern, responsable de la fabrication, ZEROe Aircraft et responsable de l'architecte industriel de la propulsion, a commenté : "C'est un véritable témoignage du travail d'équipe sur nos sites que de voir ce premier réservoir fabriqué si rapidement. La méthodologie agile a fourni un excellent prototype et aidera conduire des améliorations dans les futures itérations. Nous voulons optimiser le réservoir pour une plus grande efficacité et réduire davantage son empreinte environnementale : après tout, un avion zéro émission doit être aussi proche que possible de zéro émission tout au long de son cycle de vie.

Nous avons montré comment nous sommes sur la bonne voie pour stocker en toute sécurité l'hydrogène liquide à l'intérieur d'un avion. Mais que se passe-t-il ensuite ? Comment l'exploiter pour propulser l'avion ? Notre prochain épisode portera sur les piles à combustible et sur la façon de convertir l'hydrogène en électricité. Restez à l'écoute!