Aviation verte : Les routes à emprunter

Par Ewan Thomson

L'optimisme monte dans le secteur de l'aviation après certaines des années les plus difficiles jamais enregistrées - un retour à la rentabilité est attendu en 2023, avec un nombre de passagers dépassant les 4 milliards pour la première fois depuis 2019, selon l'Association du transport aérien international (IATA).

Mais l'aviation doit également améliorer ses performances sur une autre mesure clé : la décarbonation. Le secteur a produit plus de 2 % des émissions mondiales de CO2 liées à l'énergie en 2021, et ces émissions devraient encore augmenter, selon l'Agence internationale de l'énergie (AIE).

Les membres de l'Organisation de l'aviation civile internationale ont convenu d'un objectif de zéro émission nette de CO2 pour l'industrie d'ici 2050, et des bénéfices plus élevés devraient les aider à financer ce voyage vers un vol plus durable.

Ross Mitchell, vice-président de la stratégie et du développement commercial de la société du groupe Mitsubishi Heavy Industries (MHI), MHI RJ Aviation Group (MHIRJ), fait écho à la position positive de l'IATA, affirmant qu'"il y a de nombreuses raisons d'être optimiste pour 2023". MHIRJ fournit des services de soutien à l'industrie aéronautique, et pour Mitchell, les premiers signes d'un retour à la croissance se trouvent souvent au niveau de la base d'approvisionnement, en examinant les tendances changeantes de la fabrication et de la prestation de services.

Les constructeurs d'avions Airbus et Boeing ont vu leurs commandes augmenter en 2022, après des réductions en 2020-21. MHI a également constaté une demande croissante pour ses composants de moteurs à courte et moyenne portée pour les avions commerciaux, ce qui a conduit à la décision début 2022 d'agrandir son usine de moteurs aéronautiques à Nagasaki. Ailleurs au Japon, elle a également augmenté la capacité de son atelier de maintenance de moteurs d'avions à Komaki City en mars 2023, en réponse à la demande mondiale croissante de services de maintenance, de réparation et de révision (MRO).

La solide performance financière de MHI est également révélatrice d'une période de croissance à venir, car l'activité des moteurs aéronautiques du groupe et son activité de structures aéronautiques commerciales se sont très fortement redressées au cours de l'exercice 2022.

Les chaînes d'approvisionnement manufacturières bourdonnent déjà en prévision de la croissance de la demande, mais le manque de personnel qualifié s'avère un problème tenace pour le secteur, en particulier en Amérique du Nord, où Mitchell est basé.

"Il y a des avions au sol aujourd'hui, non pas par manque de passagers, mais par manque de personnel, notamment de pilotes et de techniciens de maintenance", explique Mitchell. "Et la formation requise pour ces rôles se mesure en années, pas en mois."

Alors que les progrès de la fabrication joueront un rôle dans l'orientation de l'aviation vers le zéro net d'ici 2050, aucune innovation technologique ne peut garantir le succès du secteur dans la réduction des émissions, selon Hiroyuki Tanaka, expert en aviation chez MHI. Au lieu de cela, une combinaison d'avions, de moteurs et d'efficacité opérationnelle, de carburant d'aviation durable (SAF), de compensations carbone, d'hydrogène et d'électrification fera partie de la solution.

En effet, il existe de nombreuses technologies - disponibles maintenant ou devant arriver bientôt - qui pourraient aider le secteur à aller de l'avant.

Les gains faciles à court terme incluent l'optimisation des itinéraires pour minimiser la consommation de carburant. Certaines entreprises utilisent déjà la technologie satellitaire pour y parvenir, améliorant la communication entre le contrôle du trafic aérien et les pilotes et réduisant les risques que les avions soient bloqués dans des circuits d'attente ou attendent l'autorisation d'atterrissage.

"La réduction du poids et l'amélioration de l'efficacité des moteurs offrent également de précieuses opportunités de décarbonation à court terme pour les compagnies aériennes", ajoute Mitchell.

C'est pourquoi certaines compagnies aériennes échangent de vieux avions contre des flottes plus modernes, ce qui améliore l'efficacité énergétique. Mais cela ne suffira pas à les mettre sur l'objectif de zéro net d'ici 2050.

À plus long terme, l'AIE affirme que le SAF - le carburant produit à partir de sources renouvelables, telles que les matières premières végétales ou les déchets comme l'huile de cuisson - est essentiel à la décarbonisation de l'aviation. Le SAF est une technologie précieuse car elle est compatible avec les moteurs existants sans aucune modification, est disponible dès maintenant et peut être produite à partir de plusieurs sources, ce qui est avantageux pour la sécurité et la diversification énergétiques.

Mais cela ne suffira pas à lui seul à changer le cours de l'industrie. La disponibilité des SAF est limitée et la technologie nécessaire pour les produire à grande échelle en est encore aux premiers stades de développement. Cependant, les évolutions politiques des États-Unis et de l'UE pourraient contribuer à stimuler la production et la demande.

Une autre étape vers une aviation à faible émission de carbone devrait être le développement d'avions alimentés par batterie et à hydrogène, selon l'AIE.

Des vols d'essai d'avions propulsés à l'hydrogène sont déjà en cours, mais les voyages commercialement viables sont encore loin, compte tenu du poids et de l'espace supplémentaires que ces technologies occupent actuellement par rapport aux vols propulsés par du carburant d'aviation traditionnel.

Cependant, les avantages des avions à hydrogène sont attrayants - ils n'émettent que de la vapeur d'eau, donc si l'hydrogène provient d'une source renouvelable, ils ne produisent aucune émission. Les piles à combustible à hydrogène peuvent également être ravitaillées plus rapidement que les avions conventionnels.

En revanche, les avions à hydrogène nécessitent à la fois des réservoirs de carburant cryogéniques et quatre fois plus de carburéacteur pour atteindre la même quantité d'énergie à bord, occupant un espace et un poids précieux, tout en augmentant les coûts. De plus, l'infrastructure nécessaire pour produire, stocker et transporter l'hydrogène est actuellement limitée et coûteuse à construire.

La technologie des avions à hydrogène évolue rapidement, mais il est peu probable que ce soit une solution que le secteur puisse utiliser pour se décarboner à court terme.

De même, le potentiel des avions alimentés par batterie pour aider à décarboner le secteur est important, mais il en va de même pour les obstacles qui limitent leur déploiement commercial.

Les avions alimentés par batterie peuvent être exempts d'émissions si la source de leur électricité est renouvelable. Ils sont plus silencieux que les avions traditionnels, et ils coûtent moins cher à exploiter et à entretenir car ils ont moins de pièces mobiles. Ils peuvent opérer à des altitudes et à des vitesses inférieures à celles des avions fonctionnant au kérosène, et les futurs cas d'utilisation s'orienteront vers des vols court-courriers utilisant des taxis volants.

Mais comme pour les avions à hydrogène, le stockage de l'énergie est le principal problème, car les batteries d'aujourd'hui ont une fraction de la densité énergétique des carburéacteurs. De nouvelles façons de stocker l'énergie sont en cours de développement, mais le problème du stockage de l'énergie signifie que même les vols court-courriers sont hors de portée pour l'instant.

S'attaquer aux émissions de l'aviation est un véritable défi - il existe des limites technologiques qui doivent être surmontées pour que les avions à batterie et à hydrogène atteignent la viabilité du marché de masse. Il existe également des obstacles réglementaires, des limitations d'infrastructure et des coûts élevés associés au développement et à la mise en œuvre de nouvelles technologies.

Mitchell pense que la collaboration sera un élément essentiel du parcours de décarbonisation de l'aviation. Boeing et MHI ont annoncé en 2022 un protocole d'accord axé sur l'étude conjointe de technologies durables, notamment l'hydrogène, l'électrification, les matériaux durables et les technologies de propulsion à impact climatique nul, ainsi que de nouveaux concepts de conception d'avions et la commercialisation de SAF.

"Nous avons tous les mêmes défis à relever dans l'aviation", conclut Mitchell. "Collaborer a du sens afin que nous puissions mettre en commun nos compétences et nos connaissances pour obtenir les meilleurs résultats dans les plus brefs délais."

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Ewan Thompson

Ewan est journaliste et rédacteur en chef depuis plus de 15 ans, couvrant les matières premières dans l'industrie de l'énergie, ainsi que les marchés des communications, de l'agriculture, du pétrole et du textile.