Pas de technologie miracle pour réduire les émissions de l’aviation

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EDITION SPECIALE / De grandes évolutions dans les moteurs d’avion et des conceptions plus aérodynamiques contribuent à rendre le secteur plus propre, alors même qu’il vise à réduire de moitié ses émissions de carbone dans les décennies à venir. Un reportage d’EURACTIV depuis le salon aéronautique international de Farnborough.

Le concept de moteur à rotor ouvert (open-rotor), qui permet d'augmenter de 35 % l'efficacité de la propulsion de l'avion par rapport aux appareils utilisés aujourd'hui, est un projet prometteur soutenu par le programme de recherche de l’Union européenne.

Il présente toutefois un inconvénient de taille : les hélices contre-rotatives qui ressemblent à deux séries de ventilateurs, sont bruyantes. Les chercheurs qui ont testé ce type de moteurs il y a plus de 30 ans ont dû tirer un trait sur leur développement commercial en partie à cause du son perçant qu'ils produisent.

La technologie à rotor ouvert symbolise les défis auxquels sont confrontés les décideurs politiques et les compagnies aériennes et la difficulté de régler un problème environnemental sans en créer un autre. La démarche d'utilisation des biocarburants dans l'aviation a, par exemple, soulevé des inquiétudes chez les défenseurs de l'environnement quant à l'impact de la production de ces carburants. En effet, une fois la production de ces carburant prise en compte, il est difficile d'aboutir à une réduction des émissions de gaz à effet de serre.

Il est clairement nécessaire d'améliorer l'efficacité afin de réduire les coûts de mise en conformité avec les règles de l'UE sur les émissions et d'atteindre l'objectif du secteur de l'aviation de réduire de moitié ses émissions de carbone à l'horizon 2050, par rapport aux niveaux de 2005.

« L’efficacité opérationnelle est la priorité absolue pour renforcer la rentabilité et la compétitivité », a déclaré Ray Conner, le nouveau président de la division des vols commerciaux de Boeing, lors du salon aéronautique international de Farnborough en Grande-Bretagne.

Plus léger et plus aérodynamique

Avec ces objectifs en ligne de mire, les fabricants d'avions se sont tournés vers des métaux plus légers et durables comme le titane, des conceptions plus épurées, des sièges plus légers et même des ampoules à basse consommation pour économiser du carburant. Mais ce sont les moteurs qui ont été revus avant tout.

Soutenues par le partenariat public-privé européen Clean Sky visant à promouvoir une aviation plus verte, des entreprises comme Snecma, une filiale du groupe français Safran, ou le Britannique Rolls-Royce, effectuent des tests avec des moteurs à rotor ouvert pour en garantir la sécurité et en réduire le niveau sonore.

Ces entreprises tentent ainsi d'améliorer l'efficacité et de réduire les émissions de l'aviation à mesure que le secteur se développe. De grandes avancées en matière de moteurs, d'ailes aérodynamiques, de fuselage et de composés plus légers ont déjà contribué à réduire la consommation de carburant de 30 % depuis 1990, selon l'organisation britannique Sustainable Aviation. 

Les inquiétudes environnementales à elles seules n'entraînent pas réellement de changements. De nombreuses compagnies aériennes européennes et américaines peinent à encaisser des bénéfices alors que le nombre de passagers aériens stagne en cette période économique difficile. Réduire les coûts de carburant est un moyen rapide de dépenser moins. Elles s'inquiètent également quant à la stabilité des carburants fossiles à long terme face à la croissance de la demande pour le transport de passagers.

Un marché en pleine expansion

Airbus et Boeing, les géants de l'aviation respectivement en Europe et aux États-Unis, prévoient une hausse de la production dans les 40 prochaines années, renforcée par le nombre croissant de passagers dans les pays émergents et par la nécessité de remplacer les vieux appareils moins efficaces dans les marchés dominants d'Europe et des États-Unis.

L'étude Current Market Outlook récemment publiée par Boeing révèle que les compagnies aériennes mondiales auront besoin de 34 000 nouveaux avions d'ici 2031, contre 19 890 aujourd'hui en circulation. Il y aura donc plus de cinq fois plus d'avions de passagers en 2031 qu'en 1977.  

La société d'études de marché américaine Forecast International estime, dans un rapport publié lors du salon aéronautique de Farnborough, que 14 655 nouveaux grands appareils seront nécessaires dans les dix ans à venir. Airbus et Boeing se disputent ce marché.

Fabriquer des avions plus économiques ne servira pas seulement à augmenter les bénéfices et à diminuer la pollution. Le projet européen de renforcer les systèmes nationaux de contrôle du trafic aérien pourrait réduire les retards de vol et améliorer les performances environnementales du secteur, même si le programme européen pour une meilleure gestion du trafic, ciel unique européen, semble bien loin d'avoir atteint ses objectifs.

Des représentants du secteur de l'aviation ont confié à EURACTIV que la Commission devrait proposer une révision du ciel unique européen dès le début de l'année prochaine, ce qui sous-entend que les objectifs précédents étaient trop ambitieux.

Dans le même temps, les compagnies aériennes de passagers continuent de compter sur leurs fournisseurs pour innover et encourager l'efficacité. Les métaux plus légers et plus durables comme le titane utilisé dans les moteurs, les trains d'atterrissage et l'équipement contribuent à alléger les appareils. Les grands rivaux Airbus et Boeing affirment tous deux que les dernières versions de leurs appareils phares (l’A320 neo et le Boeing 737 Max) permettront une progression à deux chiffres en matière d'efficacité.

Le moteur du futur

Toutefois, les avions ne devraient pas être équipés de technologies comme le rotor ouvert dans un avenir proche. Il faudra d'abord revoir la conception des appareils, afin d'intégrer les hélices arrière. Leur utilisation serait également limitée aux avions à couloir unique plutôt qu'aux appareils continentaux qui émettent plus de carbone.

Résoudre le problème du volume sonore pourrait également prendre du temps. Outre les recherches menées en Europe, l'agence spatiale américaine, la NASA, a révélé dans un rapport publié l'année dernière que malgré les avantages de la technologie à rotor ouvert sur le plan de l'efficacité, le volume sonore restait aujourd'hui un inconvénient majeur.

Il faudra aussi se pencher sur les problèmes de sécurité. Ian Lane, responsable des simulations et de l'expertise d'Airbus en Grande-Bretagne, estime que la conception des avions devrait être repensée pour gérer l'impact des débris volants si un moteur venait à se briser en plein vol, un évènement rare mais pas inédit.

Il pense toutefois que certaines modifications dans la conception des futurs modèles permettraient d'assurer la sécurité et l'efficacité des rotors ouverts.

« Nos clients ont besoin d'avions fiables qui fonctionnent dès aujourd'hui. On ne peut pas leur imposer une technologie. Mais chaque nouvelle cellule aéronautique produite offre une chance d'intégrer de nouvelles technologies », a-t-il expliqué lors d'une exposition sur l'innovation à Farnborough.

« L'efficacité [...] offre un retour économique aux compagnies aériennes. Elles ont donc tout intérêt à minimiser la quantité de carburant utilisée et de CO2 produite », a déclaré Alan H. Epstein, le vice-président pour la technologie et l'environnement chez Pratt & Whitney, lors d'un entretien accordé à EURACTIV.

Boeing a terminé le montage d'appareils Next-Generation 737-800  pour American Airlines (un modèle connu sous le nom d' « ecoDemonstrator ») qui serviront de test pour valider les technologies vertes, a annoncé l'entreprise lors du salon aéronautique internationale de Farnborough en Angleterre.

« Le programme ecoDemonstrator vise à accélérer l'intégration de ces technologies pour des équipements plus efficaces, moins bruyants, plus propres et plus avancés tournés vers l'avenir », a affirmé Jeanne Yu, directrice de la performance environnementale  chez Boeing Commercial Airplanes. « Les programmes de démonstration nous fournissent une plateforme pour en apprendre davantage sur les nouvelles technologies appliquées. Cela nous aide à intégrer ces technologies plus rapidement. »

Les représentants d'Airbus ont salué le budget de 8,1 milliards d'euros pour le septième programme-cadre de l'UE annoncé par la commissaire européenne à la recherche, l'innovation et la science, Máire Geoghegan-Quinn. Ce budget alloue plus de 400 millions d'euros à des projets pour l'aviation comme le programme Clean Sky.

Axel Krein, directeur de la recherche et de la technologie chez Airbus, a déclaré dans un communiqué : « Nous pensons que l'approche du septième programme-cadre, qui combine ressources publiques et privées, est un outil essentiel pour stimuler la compétitivité européenne et assurer le leadership technologique de la région pour les prochaines années. Un investissement de 100 millions d'euros dans la recherche et la technologie du secteur aéronautique pourrait, selon les gouvernements et les institutions, augmenter le PIB de 700 millions d'euros en dix ans et apporter de réelles innovations. La recherche et la technologie dans l'aéronautique ont des retombées positives importantes qui mènent à des percées technologiques dans beaucoup d'autres secteurs industriels. »

Le secteur de l'aviation veut réduire ses coûts et doit réduire ses émissions de carbone pour respecter certaines politiques comme le système européen d'échange de quotas d'émission. Ce secteur doit améliorer son rendement énergétique de 1,5 % par an en moyenne afin de réduire ses émissions de moitié par rapport aux niveaux de 2005.

Ce ne sera pas chose aisée, dans la mesure où le trafic des passagers devrait doubler en vingt ans. Air Transport Action Group, une organisation professionnelle basée à Genève, estime que le nombre de passagers aériens devrait passer de 2,7 milliards aujourd'hui à 5,9 milliards en 2030. Il faudra alors que 45 000 avions soient disponibles, soit plus de deux fois plus qu'aujourd'hui.

Alors que les émissions de dioxyde de carbone des compagnies aériennes de passagers représentent 2 % du volume total, les émissions de l'aviation progressent de 6 à 7 % par an au sein de l'UE, selon l'organisation verte des Amis de la Terre Europe. Selon un rapport de l’Organisation de coopération et de développement économiques sur les transports, les émissions de carbone de l'aviation ont augmenté de 85 % entre 1990 et 2007, une période de libéralisation et d'explosion du trafic aérien de passagers.

Union européenne

Commission européenne : Clean Sky

Organisations internationales

Industrie et associations professionnelles

Association internationale du transport aérien : Environment

Association internationale du transport aérien : State of the industry speech

Air Transport Action Group : Powering the future of flight 

Association de l'industrie pétrolière européenne : White Paper on Fuelling EU Transport

NASA : Initial Assessment of Open Rotor Propulsion Applied to an Advanced Single-Aisle Aircraft

Entreprises et Industrie

Airbus : Environment

Pratt & Whitney : Commercial engines

ONG

Commerce et environnement : Aviation

 

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