Bien que nous soyons encore loin des avions commerciaux propulsés par une combinaison de combustibles fossiles et de batteries, une étude de faisabilité récente à l'Université de l'Illinois a exploré les configurations carburant/batterie et le cycle de vie énergétique pour apprendre les compromis nécessaires pour obtenir les plus grandes réductions des émissions de dioxyde de carbone.

"Dans la chaîne d'approvisionnement énergétique, il y a une phrase, de « bien à se réveiller ». C'est-à-dire, la production de carburant commence au puits de pétrole et se termine au sillage de l'avion. Le suivi des coûts et des implications environnementales tout au long de ce cycle de vie est important, parce que les implications pour la production de carburant et d'énergie peuvent être considérablement différentes, selon la provenance. Dans cette étude, nous avons examiné comment les technologies doivent s'améliorer pour rendre possible une configuration hybride, où la faisabilité est évaluée en fonction de la nécessité de répondre à une certaine exigence de portée et de présenter une réduction importante des émissions de carbone. Les émissions nettes de carbone ont été calculées à partir d'une combinaison de la consommation de carburant et de l'impact carbone associé à la recharge des batteries, " a déclaré Phillip Ansell, professeur adjoint au Département de génie aérospatial du Collège d'ingénierie de l'U of I.

Selon Ansell, cette deuxième partie a été ignorée.

"Vous pouvez obtenir une réduction de la consommation de carburant, mais si la propreté du réseau électrique utilisé pour charger le système de batterie n'est pas incluse, il vous manque une partie importante du total des émissions de carbone, " il a dit.

L'étude a comparé les émissions relatives de CO2 produites par kilowattheure pour chaque état individuel à travers les États-Unis. Il comprend une carte des États-Unis avec les valeurs de la quantité de carbone produite par unité d'énergie.

Mais, être commercialement acceptable, un avion hybride électrique doit pouvoir transporter le même nombre de passagers et parcourir les mêmes distances que les avions tout fossiles actuels, l'étude a donc utilisé comme modèle les paramètres d'un avion monocouloir pouvant transporter environ 140 passagers. Ils ont fait varier paramétriquement la proportion de puissance à travers l'arbre de transmission de propulsion qui était dérivée électriquement, en utilisant des configurations où 12,5 %, 25 pour cent, ou 50 pour cent de la puissance nécessaire était produite par un moteur électrique. L'étude n'a pas pris en compte le coût en dollars, mais plutôt le coût des émissions de CO2, le coût environnemental.

La configuration la plus réalisable du modèle était un système de propulsion qui utilise une transmission à 50 % d'énergie électrique et une densité d'énergie spécifique à la batterie de 1, 000 wattheures par kilogramme. On a estimé que cette configuration produisait 49,6 % d'émissions de CO2 sur le cycle de vie en moins qu'un avion conventionnel moderne avec une autonomie maximale équivalente à celle de la moyenne de tous les vols mondiaux, ce qui en fait une option viable pour une aviation respectueuse de l'environnement. Cependant, les technologies de batteries actuelles sont assez loin de pouvoir atteindre cette configuration. En dépit de ce fait, Ansell a déclaré que les améliorations apportées aux batteries continueront de fournir des gains de capacités.

"Évidemment, le 12,5 pour cent est la configuration accessible à plus court terme qui a été étudiée, car nous aurons besoin de moins de progrès dans la technologie des batteries pour en arriver là. Cependant, nous voyons également une relation non linéaire entre les émissions de CO2 produites et les améliorations des concepts de propulsion hybride-électrique, où les réductions proportionnelles les plus rapides des émissions de carbone sont produites grâce à des améliorations technologiques à court terme, " a déclaré Ansell. " La réalisation des améliorations technologiques pour un système hybride à 50% a certainement un très long calendrier pour arriver sur le marché, par un long tir, car il est totalement incertain si ou quand ce niveau de densité énergétique des batteries sera fabriqué. Mais au moins dans l'intervalle, même de petits gains dans les technologies des composants peuvent faire une grande différence."

Quand la technologie sera-t-elle capable de fabriquer une batterie suffisamment légère mais suffisamment puissante pour piloter un avion commercial ?

Ansell a spéculé, "Peut-être que dans les 10 prochaines années, nous pourrons avoir une batterie de 400 à 600 wattheures par kilogramme. Si nous projetons cela, les niveaux dont nous avons besoin pour des facteurs d'hybridation plus importants, ou encore des avions commerciaux entièrement électriques, pourrait être à portée de main dans les 25 prochaines années."

L'étude, « Analyse de mission et émissions pour les avions de transport commerciaux conventionnels et hybrides-électriques, " a été rédigé par Gabrielle E. Wroblewski et Phillip J. Ansell. Il apparaît dans le Journal des aéronefs .