Comment Airbus conçoit ses premiers réservoirs d'hydrogène cryogéniques innovants ?

May 02, 2023

Deux centres de développement zéro émission (ZEDC) mis en place par Airbus réalisent la conception innovante du réservoir.

L'hydrogène peut être utilisé comme carburéacteur alternatif pour minimiser les émissions de carbone sur les futurs avions. Avec une densité énergétique trois fois supérieure à celle du kérosène, les émissions des avions à hydrogène sont nettement moins nocives pour l'environnement. L'hydrogène peut être utilisé pour propulser les avions de plusieurs façons.

Les moteurs à turbine à gaz conventionnels peuvent être modifiés pour utiliser de l'hydrogène liquide pour la combustion. Alternativement, l'énergie électrique peut être générée à l'aide de piles à combustible à hydrogène, qui devraient être une source d'alimentation plus robuste (et continue) que les batteries. Une approche hybride peut être adoptée où les deux technologies de l'hydrogène (combustion et piles à combustible) sont combinées.

Quel que soit le cas, une alimentation continue en hydrogène est nécessaire à bord de l'aéronef pour obtenir une autonomie importante de l'aéronef. Avec la densité énergétique avantageuse de l'hydrogène, la densité volumétrique de l'hydrogène devient son défi le plus important.

L'hydrogène est nettement plus léger que le carburéacteur et nécessite quatre fois plus de volume sur les avions que le carburéacteur. Par conséquent, le stockage embarqué d'hydrogène liquide est un défi pour les avionneurs.

Les réservoirs cryogéniques sont nécessaires pour stocker l'hydrogène liquide à environ -420 degrés F (-250 degrés C). Les températures de surgélation nécessitent des matériaux spécialisés, des parois plus épaisses et une isolation suffisante entre les piles de bouteilles.

Depuis plusieurs années, Airbus travaille à la construction d'un avion zéro émission et à sa mise sur le marché d'ici 2035. Avec ses partenaires européens, Airbus développe des réservoirs cryogéniques innovants de stockage d'hydrogène. Airbus a établi deux centres de développement zéro émission (ZEDC) en France et en Allemagne pour mener à bien la conception innovante du réservoir.

Le centre en Allemagne, en étroite collaboration avec Airbus Defence and Space technologies, apporte son expertise en matière de carburant hydrogène. L'équipe teste plusieurs conceptions pour gérer la gazéification de l'hydrogène dans les bouteilles spécialisées.

La structure et la métallurgie du réservoir sont conçues en France. Plutôt que d'itérer sur des principes théoriques, les deux équipes ZEDC ont adopté une approche pratique du problème. Ils fabriquent plusieurs prototypes, les testent dans diverses conditions et améliorent les conceptions.

Selon Airbus, l'équipe française ZEDC a produit le tout premier réservoir cryogénique d'Airbus en un peu plus d'un an. Airbus vise à tester le ou les prototypes fonctionnels des réservoirs cryogéniques sur son avion d'essai ZEROe. Chris Redfern, responsable de la fabrication de l'avion ZEROe et responsable de l'architecte industriel de la propulsion, déclare :

"C'est un véritable témoignage du travail d'équipe sur nos sites de voir ce premier réservoir fabriqué si rapidement. La méthodologie agile a fourni un excellent prototype et contribuera à apporter des améliorations dans les futures itérations. Nous voulons optimiser le réservoir pour une plus grande efficacité et réduire 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. »

Les ingénieurs d'Airbus conçoivent et testent des bouteilles d'hydrogène cryogénique sur un logiciel de calcul à Toulouse. Les résultats de l'analyse structurelle et des flux sont partagés avec les équipes de ZEDC pour examiner et apporter des améliorations à la fabrication. Avant de commencer les tests d'hydrogène, Airbus vise à tester le premier réservoir conçu avec de l'azote.

Que pensez-vous du tout premier réservoir d'hydrogène cryogénique d'Airbus ? Dites-nous dans la section des commentaires.

Écrivain - Omar est un passionné d'aviation qui détient un doctorat. en génie aérospatial. Avec de nombreuses années d'expérience technique et de recherche à son actif, Omar vise à se concentrer sur les pratiques aéronautiques basées sur la recherche. En dehors du travail, Omar a une passion pour les voyages, la visite de sites aéronautiques et le repérage d'avions. Basé à Vancouver, Canada