Un système hydrogène inédit pour l’aviation permettant de stocker, refroidir et propulser avec un seul réservoir.
Des ingénieurs américains viennent de dévoiler un concept qui pourrait bouleverser le secteur aérien. Il s’agit d’un système intégré de stockage et de distribution d’hydrogène liquide, pensé pour alimenter et refroidir les avions de demain.
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Un triple défi de l’aviation à hydrogène relevé par une seule installation
Le secteur aérien pèse entre 1 et 2 % des émissions mondiales de CO₂ d’après les derniers rapports du GIEC. Pour réduire cette empreinte, l’hydrogène apparaît comme un candidat sérieux : sa densité énergétique dépasse celle du kérosène et il ne rejette pas de dioxyde de carbone lors de sa combustion. Mais le stockage cryogénique, à –253 °C, reste un casse-tête technique.
Des chercheurs du FAMU-FSU College of Engineering ont relevé ce défi en concevant un système unique qui regroupe trois fonctions majeures : le stockage, le refroidissement et la distribution de l’hydrogène.
Optimiser chaque gramme d’hydrogène
L’originalité du concept réside dans un indicateur gravimétrique : la part d’hydrogène utilisable par rapport à la masse totale du système. Les ingénieurs ont atteint un indice de 0,62, soit 62 % de la masse totale dédiée à l’hydrogène. Un net progrès par rapport aux systèmes conventionnels, souvent plombés par des masses annexes peu utiles.
Les réglages fins sur la pression des évents et les dimensions des échangeurs thermiques ont permis ce gain. Chaque paramètre a été optimisé pour répondre aux besoins de l’avion, en particulier lors des phases exigeantes comme le décollage.
Refroidir les systèmes sans alourdir l’avion
Sur un avion électrique, les moteurs et les câbles doivent rester à basse température pour maintenir leur performance. Au lieu d’embarquer un système de refroidissement séparé, les ingénieurs ont eu l’idée de réutiliser l’hydrogène liquide.
En traversant les échangeurs thermiques, l’hydrogène absorbe la chaleur générée par les moteurs, les câbles et l’électronique. Ce circuit astucieux évite l’ajout de composants supplémentaires et réchauffe l’hydrogène juste à la bonne température pour les piles à combustible et les turbines.
Supprimer les pompes pour gagner en fiabilité
Les pompes mécaniques, souvent sources de pannes et de surpoids, ont été écartées. À leur place, le système utilise la pression naturelle du réservoir d’hydrogène. Cette pression, ajustée par injection de gaz ou évacuation contrôlée, pousse l’hydrogène dans le réseau d’alimentation.
Des simulations ont confirmé que ce système « sans pompe » pouvait délivrer jusqu’à 0,25 kilogramme d’hydrogène par seconde, de quoi alimenter une puissance de 16,2 mégawatts pendant les phases les plus intenses.
Un projet concret soutenu par la NASA
Ce système a été pensé pour un avion hybride-électrique de 100 passagers, combinant piles à hydrogène et générateurs supraconducteurs. Prochaine étape : construire un prototype et le tester au Center for Advanced Power Systems de la FSU.
Ce projet s’inscrit dans le programme Integrated Zero Emission Aviation de la NASA, avec la participation de Georgia Tech, de l’Illinois Institute of Technology, de l’Université du Tennessee et de l’Université de Buffalo.
À terme, ces travaux pourraient ouvrir la voie à une aviation propre, où chaque kilogramme embarqué comptera pour produire une énergie propre et limiter l’empreinte carbone. Un pas de plus pour un ciel plus bleu.
Un marché prometteur de 300 milliards d’euros en 2050 qui peine encore à prendre son envol
Le marché des avions à hydrogène progresse lentement, avec Airbus qui a démontré en 2023 un système de propulsion à hydrogène de 1,2 MW et prévoit un avion monocouloir propulsé par quatre moteurs électriques alimentés par des piles à combustible. Initialement prévu pour 2035, le projet ZEROe d’Airbus est désormais repoussé à 2040, avec une réduction de 25 % du budget en raison de défis technologiques, notamment le stockage cryogénique de l’hydrogène liquide. Les tests intégrés se poursuivent, mais la filière peine à se structurer, et le coût du déploiement est estimé à près de 300 milliards d’euros d’ici 2050. Malgré ces obstacles, l’avion à hydrogène reste une solution clé pour décarboner l’aviation commerciale à long terme.
Source :
Parmit S. Virdi, Wei Guo, Louis N. Cattafesta, Peter Cheetham, Lance Cooley, Jonathan C. Gladin, Jiangbiao He, Chul Kim, Hui Li, Juan Ordonez, Sastry Pamidi, Jian-Ping Zheng,
Liquid hydrogen storage, thermal management, and transfer-control system for integrated zero emission aviation (IZEA),
Applied Energy,
Volume 393,
2025,
126054,
ISSN 0306-2619,
https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2025.126054.
L’image de mise en avant a été réalisée par IA à des fins de représentation de l’article.
