Design to Green : en route vers l’Avion Vert
« Réduire les émissions » est le leitmotiv qui s’érige désormais en dogme quel que soit le moyen de transport envisagé : voiture, bateau, hélicoptère… L’avion, évidemment, n’échappe pas au challenge industriel du 21ème siècle.
Le cycle de vie complet de l’avion doit être revu dans une démarche éco-responsable. Et la valeur « écologiquement durable » devient un critère majeur dans les choix de conception, d’industrialisation, de fabrication et d’opérations de l’avion vert, au même titre que les valeurs traditionnelles telle que la performance ou le coût.
Revenons brièvement sur quelques lignes directrices qui pourraient limiter l’impact environnemental d’un aéronef tout au long de son cycle de vie.
L’avion vert en phase de Conception
Tout d’abord, le premier axe se porte sur l’optimisation de l’architecture globale de l’avion, par exemple la forme du fuselage, l’emplacement des moteurs, la forme des surfaces portantes ou encore le choix de systèmes embarqués peu énergivores.
Ensuite, le combat récurrent de l’aéronautique consiste à alléger la masse de l’aéronef à travers le choix de matériaux efficients comme de nouveaux alliages légers ou de nouveaux composites innovants.
Par ailleurs, l’optimisation de l’aérodynamique des surfaces portantes fixes et mobiles, comme l’aile et le bout d’aile, permet de maximiser l’écoulement laminaire. On peut également miser sur une surface portante plus flexible et plus importante*
Enfin, et non des moindres, l’effort le plus impactant sur l’empreinte carbone réside dans le choix du système propulsif. Plusieurs choix sont envisagés :
- Poursuivre les tendances déjà démarrées autour des moteurs sans carénage type « open rotor », et des moteurs à haut taux de dilution **
- Trouver des carburants alternatifs aux énergies fossiles
- A court terme (horizon 2028), les moteurs pourraient être alimentés par des carburants de synthèse ou des biocarburants « verts » (par exemple créés à partir de résidus, d’huiles usagées, de déchets). En outre, des moteurs hybrides thermiques-électriques pourraient voir le jour, en attendant des batteries plus légères et plus efficientes
- A moyen terme : (horizon 2035-2040), des technologies de rupture pourraient être envisagées avec des moteurs traditionnels alimentés en dihydrogène, ou bien des moteurs hybrides électriques voire 100% électriques alimentés en dihydrogène « vert » comme source primaire de carburant (i.e. H2 non produit à partir d’hydrocarbures)
* attention toutefois : plus de surface entrainera plus de trainée de frottement et de trainée induite
** attention toutefois : des diamètres de moteur plus grands entraineront plus de poids et de surface et donc plus de trainée
En phase de Production
La fabrication d’un avion vert passe par le développement d’un système industriel vert, non seulement respectueux de ses consommations et de ses émissions dans ses choix d’infrastructures et de ses installations, mais surtout par le choix de sa chaîne d’approvisionnement : citons la sélection des fournisseurs sur critères « green », la limitation des flux à travers les pays, l’approvisionnement à l’échelle locale, etc…
Par ailleurs, il faut maximiser une éco-production à partir de matériaux recyclés, non seulement pour la structure primaire de l’aéronef (aérostructure) mais également dans les aménagements intérieurs comme la cabine en s’inspirant des industries textiles et du mobilier.
En phase d’Opérations
Optimiser les trajectoires en vol (maîtriser les routes, gérer l’approche aéroportuaire, lisser le trafic – ATM), et maximiser les déplacements au sol sur le tarmac (taxi, attente avant décollage, parking, hub…) permettront de réduire directement la consommation de carburant.
En outre, il faudra encore optimiser l’exploitation de l’appareil, c’est-à-dire faire plus avec autant d’appareils.
Enfin, le développement de la « smart maintenance », qui consiste entre autre à réaliser les opérations de révisions au bon moment et au bon endroit, contribuera à diminuer l’empreinte environnementale de l’aéronef.
En fin de vie
La maîtrise des activités de démantèlement et de recyclage, pour donner une seconde vie aux systèmes et aux éléments de structure, est un premier axe à considérer pour valoriser les déchets de l’aéronef en fin de vie.
Outre ces axes d’investigations propres au secteur aéronautique, d’autres économies d’énergie peuvent être apportées durant le cycle de vie de l’avion vert, notamment via la révolution numérique. Cette dernière bouscule les manières de concevoir, de produire ou encore d’opérer nos moyens de transport. Néanmoins, il faut garder à l’esprit que l’empreinte écologique de la transformation digitale est non négligeable et un effort devra être fait pour en maîtriser l’impact environnemental.
