L’Isae-Supaero veut traverser l’Atlantique avec un drone alimenté à l’hydrogène

, L’Isae-Supaero veut traverser l’Atlantique avec un drone alimenté à l’hydrogène

l’essentiel À Toulouse, l’Institut Supérieur de l’Aéronautique et de l’Espace (Isae-Supaero) s’est lancé comme défi de développer un drone alimenté à l’hydrogène capable de parcourir plusieurs milliers de kilomètres. Le projet est déjà bien avancé. 

Traverser l’Atlantique Sud sur la ligne mythique de l’Aéropostale reliant Dakar au Sénégal à Natal au Brésil, avec un drone électrique léger, en totale autonomie et sans émettre de CO2, c’est le pari fou que se sont fixés l’Isae-Supaero et Delair pour 2025. Pour ce vol de 3 000 kilomètres, le drone ne sera bien sûr pas alimenté par des batteries pour des questions évidentes d’autonomie. Le démonstrateur sera propulsé électriquement par un ensemble énergétique alliant pile à combustible alimentée à l’hydrogène liquide et panneaux photovoltaïques. Le drone de quatre mètres d’envergure pèsera 15 kg. À une vitesse moyenne de 80 km/h, l’équipe table sur 36 heures pour faire la traversée.

La propulsion hydrogène-électrique : un moyen d’accroître l’autonomie des drones 

L’hydrogène est l’une des énergies les plus prometteuses pour décarboner l’aviation. Pour les drones, la propulsion hydrogène-électrique permettra surtout d’augmenter significativement leur autonomie. Cela aura pour effet de réduire les coûts de certaines missions menées aujourd’hui en avion ou hélicoptère, comme la recherche de naufragés en mer, la surveillance de forêts pour identifier des départs de feux, ou encore l’inspection de grands réseaux linéaires (lignes électriques, voies ferrées, gazoducs, etc.).

Jean-Marc Moschetta, enseignant-chercheur à l’Isae-Supaero et responsable du projet
Jean-Marc Moschetta, enseignant-chercheur à l’Isae-Supaero et responsable du projet ISAE-SUPAERO

Un vol de longue endurance pour un futur décarboné

Baptisé « Mermoz », en rapport avec la figure légendaire de l’Aéropostale, ce défi doit permettre de tester de nouvelles technologies pouvant être utilisées par la suite sur des drones bien sûr mais pas uniquement. « Ce qui est très intéressant à travers ce projet pour un organisme de formation d’ingénieur aéronautique comme le nôtre, explique Jean-Marc Moschetta, enseignant-chercheur à l’Isae-Supaero et responsable du projet, c’est d’abord de donner à nos étudiants la capacité de monter en compétences sur des technologies de rupture pour l’aviation décarbonée. Après, l’autre utilité, pour l’industrie cette fois, c’est de servir de plateforme de tests, de première marche, vers une aviation décarbonée de plus grande dimension, en premier lieu pour l’aviation légère puis l’aviation régionale. »

Le drone Mermoz alimenté à l'hydrogène gazeux a effectué son premier vol d'essai il y a tout juste un an.
Le drone Mermoz alimenté à l’hydrogène gazeux a effectué son premier vol d’essai il y a tout juste un an. ISAE-SUPAERO

Premier vol d’essai effectué

Pour mener à bien ce projet cofinancé par le Fonds européen de développement régional (FEDER) et la Région Occitanie, l’école travaille depuis 2018 en partenariat avec H3 Dynamics, leader mondial des systèmes propulsifs hydrogène électrique aéroportés. Il a permis d’aboutir à quatre démonstrateurs. Deux ont été construits pour mener les essais en soufflerie, un autre pour conduire les études avec les panneaux photovoltaïques et un quatrième pour tester la propulsion à hydrogène gazeux. Ce dernier démonstrateur a réalisé son premier vol d’essai, radiocommandé, il y a quasiment un an. Il s’est en effet déroulé le 20 janvier 2023 au club d’aéromodélisme de Muret. Son design est inspiré des albatros qui se servent des turbulences atmosphériques pour voler très longtemps en limitant leurs efforts. 

Une dizaine de personnes travaillent sur ce projet
Une dizaine de personnes travaillent sur ce projet ISAE-SUPAERO

Un drone alimenté à l’hydrogène liquide

Prochain défi pour l’Isae-Supaero : développer une version fonctionnant cette fois avec de l’hydrogène liquide. Stocker l’hydrogène sous cette forme a un avantage de taille, il permet de tripler la quantité d’hydrogène embarquée pour le même volume, ce qui permet de multiplier d’autant la distance franchissable. Cela sera indispensable pour traverser l’océan Atlantique. Mais l’hydrogène liquide soulève néanmoins un certain nombre de défis techniques, notamment celui de maîtriser le contrôle thermique du fluide à bord. L’hydrogène devra en effet passer d’un état liquide, -253° Celsius, à un état gazeux. « La conversion se fait naturellement, précise Jean-Marc Moschetta. On passe à un état gazeux dès qu’on passe au-dessus de -253 °C. Typiquement dès qu’on soutire l’hydrogène liquide, il sort à environ -180° C, donc il est clairement gazeux. Mais pour alimenter la pile à combustible de façon optimale, il faut le réchauffer davantage pour qu’il atteigne une température autour d’une trentaine de degrés. » Les essais en vol de ce drone à hydrogène liquide sont prévus en ce début d’année. 

Pour la grande traversée, il faudra regrouper hydrogène liquide et panneaux photovoltaïques sur un seul et même drone. Il reste donc encore beaucoup de travail en perspective et de nombreuses difficultés à relever, mais comme disait Jean Mermoz, “ce sont les échecs bien supportés qui donnent le droit de réussir.”

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