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Storage energy UNit for Smart and Efficient operation on Tarmac

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Les avions de prochaine génération pourraient fonctionner à l’électricité, y compris au sol

L’ère des avions plus électriques point à l’horizon. Les avancées réalisées dans les technologies de l’électronique de puissance et les dispositifs de stockage d’énergie pourraient contribuer à remédier aux piètres performances générales des moteurs à réaction lors de la circulation au sol des avions.

Transports et Mobilité

Un avion à fuselage fin type qui effectue de 8 à 10 vols quotidiens passe quelque 2,3 heures par jour à circuler au sol, ce qui lui fait consommer jusqu’à 13 kg de carburant par minute, ses moteurs n’étant pas optimisés pour de tels déplacements. La circulation au sol en mode électrique pourrait considérablement réduire cette consommation et compenser les coûts de carburant, ce qui s’accompagnerait d’avantages manifestes pour les compagnies aériennes, les aéroports et l’environnement.

Circulation au sol écologique: mode d’emploi

Les systèmes électriques de circulation au sol utilisent des moteurs électriques intégrés au train d’atterrissage, qui permettent aux avions de se déplacer sans utiliser leurs moteurs à réaction et donc de réaliser des économies de carburant lors des déplacements terrestres. Leur freinage électrique permet également de réduire les émissions de carbone générées lors des opérations au sol. Grâce à cette technologie, les avions peuvent, lorsqu’ils ne sont pas en vol, avancer ou reculer de manière autonome à l’aide de leur propre énergie électrique. Cette innovation cible les avions court et moyen-courriers, notamment l’Airbus A320 et le Boeing 737. «Le projet SUNSET, financé par l’UE, contribue au développement des solutions technologiques les plus innovantes de demain destinées aux avions électriques. Ses objectifs généraux sont de réduire la consommation d’énergie ainsi que les émissions et les coûts d’exploitation afin de hisser l’UE au rang de leader mondial du développement d’avions à faibles émissions», souligne Xavier Benoit, vice-président en charge de l’innovation à Centum Adeneo. Cette société française d’électronique s’attache à mettre au point des moyens de récupérer l’énergie perdue lorsqu’un avion est en attente sur la piste.

Technologies génériques

SUNSET comprend un convertisseur de puissance bidirectionnel, couplé à un module à haute densité énergétique, qui fait office de réserve d’énergie, stockant la quantité d’énergie provenant du groupe auxiliaire de puissance requise pour faire avancer l’avion et la renvoyant au moteur de la roue, et ce afin d’optimiser la consommation de carburant au sol. «Le moteur de l’avion sera activé pendant les phases de décollage, de vol et d’atterrissage, mais sera à l’arrêt lors des opérations au sol», explique Xavier Benoit. Les chercheurs du projet ont accompli des progrès remarquables dans le développement de tous les composants que comprend le système global, notamment le convertisseur de puissance, les disjoncteurs à l’état solide, le système de gestion des batteries, les contrôleurs de puissance et tous les logiciels connexes. Toutefois leur concept révolutionnaire n’était pas exempt de problèmes, le plus notable étant l’absence d’un module de stockage d’énergie adapté et léger. Les modules que les chercheurs avaient l’intention d’utiliser ne sont pas disponibles sur le marché de l’aéronautique en raison de l’écrasante demande émanant du marché des voitures électriques. «Les batteries de pointe devaient fonctionner de manière bidirectionnelle à une puissance suffisante, ce qui générait un poids excessif, déterminant ainsi largement la taille de l’unité de stockage d’énergie construite autour d’elles. La quantité d’énergie stockée dans le démonstrateur est donc 3,5 fois supérieure à celle envisagée initialement pour l’unité de stockage d’énergie», fait remarquer Xavier Benoit. Maintenant que le projet est terminé, les chercheurs ont une image claire des défis qu’ils leur restent à relever pour intégrer des modules à haute densité énergétique dans les avions de prochaine génération. «Nous ambitionnons de contribuer à la montée en puissance des avions plus électriques en nous concentrant non seulement sur l’amélioration des performances en vol, mais aussi pendant la circulation au sol, un aspect particulièrement pertinent pour les vols court-courriers», précise Xavier Benoit. Les progrès accomplis dans le développement des convertisseurs de puissance et des dispositifs de stockage d’énergie pour avions à fuselage fin pourraient réduire de 51 % les émissions d’oxyde d’azote, de 61 % les émissions de dioxyde de carbone, de 73 % les émissions de monoxyde de carbone et de 62 % les émissions d’hydrocarbures non brûlés. «Ils sont également susceptibles de réduire le bruit aux abords des aéroports pendant la phase de circulation au sol», conclut Xavier Benoit.

Mots‑clés

SUNSET, circulation au sol, stockage d’énergie, convertisseur de puissance, avion plus électrique, avion à fuselage fin, module à haute densité énergétique, Centum Adeneo

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