Un aérodrome indépendant énergétiquement

La Commission Technique Aviation Légère et Machines Dérivées s’est penchée sur l’idée d’un aérodrome écologique, totalement indépendant énergiquement, pouvant servir de cas d’école pour des infrastructures plus complexes. Cet aérodrome serait constitué d’une flotte d’ULM, de petit avions, de moto-planeurs, propulsés par une source de puissance électrique.

L’idée d’un aéroport plus électrique, plus écologique, intéresse de nombreux acteurs du domaine aéronautique. Dans la continuité de la conférence SEE/3AF du 29 juin 2011 consacrée aux aéronefs à propulsion électrique, la Commission a imaginé les points clés de ce que pourrait être un aérodrome énergétiquement indépendant.

En effet, au cours de cette conférence, organisée par Mme Anne LAVRAND, PDG de la société ELECTRAVIA, un thème a été évoqué : l’indépendance d’une très petite unité. C’est ce point que la Commission a choisi de développer.

L’idée force est la suivante :

Les technologies qui préservent l’environnement, à condition qu’elles soient pérennes et sûres dans leur usage, ont le vent en poupe. C’est le cas des modes de transport à propulsion électrique. Néanmoins, encore aujourd’hui, l’automobile électrique n’a pas de réseau de réapprovisionnement implanté de façon suffisamment régulière sur notre territoire. Il en est de même du domaine de l’aviation électrique, lui aussi peu développé du fait d’un manque d’infrastructure pour le supporter.

Notre projet d’aérodrome énergétiquement indépendant consiste en la conjonction des éléments suivants : il s’agit de relier l’objet (nos aéronefs électriques), le récipient (l’aérodrome), la source d’énergie (le soleil), son moyen de transformation (panneaux solaires) et le réseau d’approvisionnement  en une seule entité indépendante, bien dimensionnée et pérenne.

Il s’agit ici de jeter les bases d’un projet afin que des acteurs privés (inventeurs, entrepreneurs, PME, PMI, ..) puissent continuer la réflexion initiée.

Pour notre part, la Commission Aviation légère et Machine dérivées continuera de travailler sur ce thème et proposera une suite à cet article. Un aérodrome indépendant serait un cas pilote pouvant être appliqué à tout aérodrome, et qui intéresserait également tout le domaine de la propulsion électrique.

«Equation» de base :

Cet aérodrome devrait répondre à certaines conditions  :

  • Il devrait abriter des aéronefs de faible puissance (Moteur de 10 à 50 KW, batteries d’accumulateurs de 10 à 20 KWh), un usage limité (quelques heures par semaine), des rotations courtes type tour de piste (en moyenne moins d’une heure), mais une grande surface de terrain et une grande surface de hangar.
  • Concernant l’aérodrome en lui-même (ou base ULM) : la surface dédiée à l’aérodrome, l’éloignement de l’aérodrome de la ville, le nombre et la puissance des aéronefs logés sur l’aérodrome, le taux d’utilisation de ces aéronefs, le transit des aéronefs étrangers à l’aérodrome et les préoccupations écologiques sont des paramètres à prendre en considération.
  • L’aérodrome serait donc doté d’une réserve d’électricité.

Voie de recherche : la surface au sol après déduction de la surface de la piste elle-même serait utilisée pour y implanter des panneaux solaires. Ceux-ci seraient entièrement utilisés à la recharge de batteries d’accumulateurs pour la propulsion des aéronefs présents sur la base. Le besoin énergétique du bâtiment lui-même (donnée mineure) serait pris également sur cette même source.

La voie de recherche consiste à mettre en adéquation toutes les quantités de la génération et la consommation de courant électrique  pour engendrer un cas pilote, une base ULM ou un aérodrome qui serait donc totalement indépendant énergétiquement.

Technologiquement, deux éléments sont à étudier et approfondir :

Les batteries d’accumulateurs

Les batteries d’accumulateurs font des progrès constants. Plusieurs solutions existent et doivent être développées en parallèle. Les recherches réalisées sur les électrodes sont déterminantes pour les performances des batteries.

  • Les Batteries Lithium-ion. Il existe un écart encore important entre les valeurs d’énergie emmagasinées en laboratoire et celles des batteries disponibles sur le marché. En laboratoire des énergies de 500 à 900 Wh par kg (ou par litre) sont possibles. 150 Wh par kg est disponible sur le marché.
  • Autre solutions : les batteries issue du métal, de l’aluminium et de l’oxygène. Les batteries d’accumulateurs Lithium-Oxygène , les batteries Li-Fe, et surtout Aluminium-Air permettraient en théorie un stockage de 1500 Wh/kg ou en pratique de 500 à 1000 Wh/kg , c'est-à-dire déjà 5 fois plus que le couple Lithium-Polymère. Ces technologies sont donc à suivre.

Les panneaux solaires

Une puissance de 150 w par m2 est la norme des panneaux solaires actuels. En laboratoire, certains fournissent 400 w, mais ne sont pas disponibles sur le marché.

Quelques chiffres concernant un aérodrome ULM classique :

1 heure d’utilisation d’un ULM électrique : 10 kWh d’énergie en moyenne

(le tour de piste).

NB d’aéronefs disponibles sur la base : 5.

Week End : l’aérodrome est ouvert deux jours, pour un total de 16 h de vol.

Volent en permanence : 2 aéronefs.

Energie consommée en 1 Week End : 16h x 10 kWh x 2 = 320 kWh.

Semaine : recharge de batteries.

Temps de soleil : 30 % du jour.

Exposition au soleil nécessaire :  5 x 12 x 0,3 = 20 h pleines.

1 m2 de panneau fournit 150 Wh toutes les heures et en 20 h, il fournit donc 3000 Wh par m2.

Ces données étant prises en compte, la surface de panneaux nécessaire est donc très approximativement de 100 m2.

Une partie du toit du hangar ou une partie du bord de piste pourrait suffire à installer une surface de panneaux suffisante.

Les performances actuelles des panneaux solaires et des batteries d’accumulateurs permettraient de réaliser un prototype d’aérodrome énergétiquement indépendant avec des performances minimales. L‘amélioration prévisible des performances de ces batteries et des panneaux permettront d’assurer une plus grande sécurisation du projet (moins d’heures de soleil nécessaire par exemple).