11/04/2021

La Russie teste un avion électrique supraconducteur !

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L’avionneur russe Yakovlev en collaboration avec l’Institut central de motorisation aéronautique (CIAM) basé à Moscou travaillent sur un avion national équipé d'un moteur électrique supraconducteur, soit une grande première. Ce programme montre la Russie est également engagée dans une phase de décarbonisation de l’aviation, au même titre que les avionneurs occidentaux.

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Yakovlev et le CIAM sont engagés dans le développement d’un moteur d’avion basé sur les technologies issues de la supraconductivité et de la cryogénique. C’est de manière très discrète que le CIAM et Yakovlev ont dévoilé en automne dernier un avion démonstrateur basé sur un Yak-40 doté dans le nez d’un moteur développant de 500 kW. Développé par des spécialistes en matériaux de la société russe SuperOx, ce nouveau moteur arbore de des technologies particulièrement innovantes, exploitant des matériaux supraconducteurs à haute température. Les matériaux supraconducteurs ont la particularité de ne présenter aucune résistance électrique permettant de transporter de l’électricité sans déperdition énergétique. 

Selon les théories disponibles, un moteur électrique supraconducteur pourrait voir ses pertes électriques divisées de moitié, permettant d’exploiter au mieux la densité énergétique embarquée à bord des batteries ou des piles à combustible. La tension électrique pourrait être baissée bien en dessous des 500 volts. De plus la masse des composants, notamment des câbles électriques, pourrait être considérablement réduite, diminuant ainsi le poids de l’avion et lui permettant de disposer d’une meilleure charge utile.

Pour le ministre russe du Commerce et de l’industrie, Denis Doutov, « l’utilisation des technologies hybrides dans l’aéronautique réduira de 70% la consommation de carburant ». La supraconductivité serait alors utilisée pour optimiser les performances des moteurs hybrides utilisant des carburants traditionnels.

Ou en est le programme ? 

Les tests au sol du premier moteur d'aéronef électrique hybride-électrique au monde basé sur un système supraconducteur ont commencé à Chaplygin près de Novossibirsk, en Russie. En parallèle

un laboratoire de pilotage basé sur leYak-40 a été créé. L’objectif des russes et de pouvoir disposer d’ici 2030 de cette technologie pour venir équiper les avions régionaux. Mais avant d’en arriver là, le CIAM et Yakovlev espère réaliser un premier vol d’essais d’ici l’année prochaine.

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Photos : les premiers essais du moteur électrique sur le Yak-40 @tvzvezda

 

 

 

 

Commentaires

Bel effort et belle recherche, La déperdition de chaleur dans un moteur électrique est faible (relativement à un moteur « thermique » évidemment) je ne sais pas si c'est vraiment là qu'il faut chercher à faire des économies ou dans le poids/densité électrique des batteries... et je ne suis pas très convaincu que les batteries soient la panacée.
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Ca cause hydrogène produit par électrolyse de l'eau. Pourquoi pas, mais l'hydrogène est beaucoup plus volatil que le kéro, tous les matériaux connus ont la fâcheuse tendance à être poreux à ce gaz ce qui abouti à des réservoirs trop lourds en l'état l'art.
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Ca cause biofuel. Ca me semble une voie plus praticable, les quantités en question sont gigantesques. La plupart des aéroports sont directement reliés aux terminaux pétroliers par oléoduc. Des mesures plus simples et praticables immédiatement ne sont pas appliquées. Il y a beaucoup d'économies de carburant à faire au sol. Beaucoup sur les routes aériennes, beaucoup sur les motorisations (Turboprop contre turbojet, on perd un peu de vitesse et beaucoup de carburant. Sur les moyennes distances la différence de temps est marginale et facilement absorbée par des opérations au sol plus efficientes... ).
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Bref... malgré la performance et la recherche Russe bien vivante, permettez mon scepticisme sur la bonne volonté de tous les acteurs concernés.

Écrit par : pfff | 11/04/2021

Bel effet d'annonce !
Sauf que "les matériaux supraconducteurs à haute température" beaucoup aimeraient bien les connaître.
Aujourd'hui, que ce soit les cuprates ou les pnictures, ils nécessitent d'être refroidis pour être supraconducteurs. La supraconductivité à température ambiante existe aussi, mais à une pression de plusieurs millions de fois l'atmosphère.
L'adaptation à un aéronef nécessite un système cryogénique lourd. Chaque câble doit être refroidi.

Écrit par : Gian | 12/04/2021

@Gian: Pourriez-vous être plus clair dans votre commentaire, c'est bien ce qui est expliqé ici sur les supraconducteurs, alors votre remarque est incompréhensible

Écrit par : Yves | 12/04/2021

@Gian : il me semblait qu'il y avait eu des annonces de supraconducteurs à température "ambiante" (disons : ambiante pour la Sibérie et/ou à 6000 mètres) ?

Écrit par : pfff | 12/04/2021

Une entreprise française a conçu un matériau supraconducteur à base de nanoparticules, pour une batterie de voiture, temps de charge en minutes au lieu en heures, actuellement en période d'expérimentation, je suppose que cela fonctionne à température ambiante

Écrit par : James | 12/04/2021

@James
Je veux bien entendre mais alors merci de communiquer la source SVP.
PK nous annoncerait-il la plus grande révolution de la physique quantique de ces 100 dernières années via son blog sur l'aéronautique ?

Écrit par : Gian | 12/04/2021

@pfff : salut. Rien de tout ça ! À température ambiante oui, mais sous près de 4 millions d'atmosphère.
Les autres matériaux c'est -135°C et -220°C (cuprates - pnictures)
Une de mes meilleures références de vulgarisation quantique est Julien Bobroff et il a de très bonnes conférences sur le tube.

Écrit par : Gian | 12/04/2021

@Gian : je préfère votre dernier commentaire, le premier n'était pas évident

Écrit par : Yves | 12/04/2021

@Yves, ok je comprends
Bàv

Écrit par : Gian | 12/04/2021

@Gian
Au temps pour moi, j'avais lu trop rapidement, j'aurais dû tilter :)
Il s'agit en fait de super condensateurs à base de nano particules, mais c'est aussi une solution pour alléger le stockage d'électricité et gagner en temps de charge
http://www.nawatechnologies.com/nawa-technologies-revolutionne-stockage-de-lenergie-nouvelles-batteries/

Écrit par : James | 13/04/2021

@James
Pas de soucis :) J'ai toujours cette image en tête du transfert d'une charge d'un super-condensateur vers une batterie de véhicule automobile en quelques minutes ...
Imaginez le pistolet pour recharger la voiture, le jeu entre la tension et l'intensité pour pouvoir passer les watts ; vous ne pourriez même pas le toucher, même pas l'approcher.
Les watts, c'est des Joules par rapport à du temps. Si vous voulez réduire le temps, vous devez augmenter la tension et/ou l'intensité dans des proportions où supra-conducteur, votre pistolet nécessitera d'être robotisé.
Pour moi P=UI et la messe est dite ... et U=RI c'est un sacerdoce ☺

Écrit par : Gian | 13/04/2021

@tous,
La problématique quant au choix de l'énergie est complexe. Il y a la question de la sûreté à l'utilisation, des infrastructures à l'échelle continentale (au minimum) ou mondiale (au mieux), la question économique, la question écologique et il y a la question de la densité énergétique.

Aujourd'hui, l'énergie la seule énergie capable de réaliser des vols longs courriers est à base d'hydrocarbures. La question des "bio-carburants" est très complexe, et je ne pense pas qu'on ait une réponse claire à ce sujet, à savoir si réellement ils permettent de ne pas ajouter de CO2 dans l'atmosphère.
Est-ce que la production de bio-carburant compense-t-elle réellement le CO2 émis? Comment est produit le bio-carburant?
Les plus gros producteurs sont les USA, le Brésil, l'Indonésie, l'Allemagne et la France. Pour la France et l'Allemagne, la production est faite avec des terres agricoles et des déchets, donc à priori, le bilan est plutôt bon.
Le Brésil et l'Indonésie par contre eux déforestent des forêts déjà en danger pour leur production, parfois / souvent illégalement. Avec la population mondiale qui explose, pour moi c'est une horrible solution.
Il vaudrait mieux conserver ces terres pour l'alimentaire, diminuer le rendement et améliorer la qualité que de continuer dans cette direction.

Pour les batteries électriques, il y a trois principales problématiques. La question de la pollution dû à l'exploitation de certaines ressources et aux futurs déchets.
Il y a la problématique technique de la densité énergétique (en volume et en masse). Il faut bcp de batteries pour un minimum de distance parcourue. Ces batteries causent un rendement inférieur de l'appareil. Batteries Lithium-ion = 0.7 MJ / kg, Jet fuel = 45 MJ / kg. Il faudra attendre de nouvelles technologies qui ont plus de potentiel (batterie lithium-air à 46 MJ / kg de potentiel théorique, Aluminium-air = 29 MJ / kg).
Et ensuite, il y a la question de la production électrique. 67% de l'énergie électrique est basée sur des énergies fossiles carbonnées. En prenant cela en compte, il n'y a peu ou pas de gain à voler avec des batteries actuellement. Il y a l'énergie additionnelle pour transporter les batteries ainsi que le rendement de la production électrique et du stockage probablement inférieur à l'utilisation simple de jet fuel.

Pour l'hydrogène, les questions de production, d'infrastructures et d'origine de l'énergie pour produire ce carburant se posent. Tant que la production n'est pas décarbonée, cela devrait (dans le sens où j'aimerais que cela ne se concrétise pas) rester au niveau de la R&D mais je pense qu'Airbus (ATR) produira un turboprop régional basé sur l'hydrogène. Pour le moment, c'est plus une question de Marketing afin de déculpabiliser certains utilisateurs potentiels, alors que derrière tout ça la situation reste en réalité inchangée.

@PK,
Une des solutions réelles et incroyable par contre (lorsque l'électricité sera décarbonnée) serait de ne stocker qu'une quantité limitée d'énergie dans l'appareil et pour le reste d'être approvisionné en "sans-fil".
Une start-up néo-zélandaise (EMROD), a développé cette distribution énergétique à distance, elle teste la technologie dès cette année.
Cela permettrait de produire de l'énergie en mer sans infrastructure trop complexe jusqu'à l'utilisateur, cela permettrait d'électrifier le transport ferroviaire sans besoin de lignes électriques, etc...

Écrit par : Fab | 14/04/2021

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