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lundi 3 décembre 2018

Des avions électriques sont difficiles à réaliser


 Dans une décennie il est probable que des véhicules électriques vont dominer nos routes. Il y a des efforts ambitieux d’aussi remplir le ciel avec des engins à propulsions électriques. Pourtant, dans ce cas les problèmes technologiques sont bien plus difficiles à franchir.

Le défi majeur est que les hydrocarbures utilisés dans des moteurs thermiques contiennent 40 fois plus d’énergie par kilogramme que les meilleures batteries d’aujourd’hui. D’autre part, l’énergie électrique peut être utilisée avec très peu de pertes tandis qu’autour de 2/3 de l’énergie chimique sont perdu comme chaleurs dans les moteur thermiques. En fin de compte, la différence réelle est un facteur environ 14. Même si les batteries dans 10 ans seront 2 plus puissantes ils ne pourront pas remplacer les hydrocarbures pour la propulsion d’avions conventionnelles.

Pourtant, il semble qu’il y a une niche où la propulsion électrique soit possible, des ADAV, (aéronef à décollage et atterrissage verticaux), électriques. À la différence d’avions de passagers existant ils sont des petits drones conçus pour transporter colis ou personnes sur des courtes distances  tout en volant sur une hauteur autour de 100 m.

Les problèmes énergétiques avec les ADAV électriques ont maintenant été analysés et publiés dans la revue The Conversation.  Ils sont généralement conçus pour décoller verticalement comme des hélicoptères, puis passer à un mode avion moins énergivore en faisant pivoter leurs hélices ou ailes, et finalement atterrir en mode hélicoptère. Ils pourraient devenir un moyen efficace et économique de transports dans des zones urbaines très chargé par la circulation.

Les calculs publiés sont pour un ADAV qui pèse 1000 kg et capable à porter 1 passager. En mode avion ce drone aura besoin d’environ 3 kWh par 10 km. C’est à peu près le double que pour une voiture électrique. Par contre les décalages et les atterrissages en mode hélicoptère sont plus énergivores, environ 9 kWh par tour, correspondant à 25 % de l’énergie stocké dans un Renault ZOE.

Donnés que le mode hélicoptère ne dure pas longtemps, les batteries dans le drone auront besoin de délivrer 10 fois plus de puissance que les batteries dans une voiture. Il est possible mais au prix d’un fort échauffement des batteries. Si la distance survolée est assez courte il n’aura pas le temps nécessaire pour les batteries de se refroidir avant l’atterrissage. 

Ce problème thermique raccourcira la durée de vie des batteries et les rendra aussi plus susceptibles à prendre feu. Pour préserver à la fois la fiabilité et la sécurité, les drones électriques auront besoin de systèmes de refroidissement pointus, qui nécessiteraient les rendront plus lourds et plus énergivores.

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