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Il y a au moins quatre technologies différentes, autres que la chimie des batteries, qui devraient arriver à maturité d’ici une dizaine d’années et faciliter l’avènement des navettes volantes électriques. Un changement de paradigme point à l’horizon.
La conduite robotisée
Déjà, les voitures électriques autonomes sont une réalité. Le perfectionnement des senseurs (radars, lidars, sonars, caméras numériques), la diminution très importante de leur coût, l’augmentation constante du pouvoir de calcul des processeurs, la précision des GPS et la connectivité entre les véhicules sont à l’origine de l’essor rapide de la conduite robotisée.
Au fur et à mesure que les réglementations routières vont le permettre, de plus en plus de segments de la conduite automobile vont intégrer la robotisation. Au début, la conduite sur autoroute et le stationnement, puis la conduite urbaine, plus complexe.
Cette même conduite robotisée va s’appliquer bien évidemment aux navettes volantes électriques (NVE), et pour rassurer plusieurs lecteurs, pour que les NVE deviennent une réalité, il ne sera pas question d’autoriser une liberté totale dans les déplacements de ces aéronefs et de produire une cacophonie au dessus de nos têtes. Il est certain qu’on va créer des corridors de circulation, un peu comme des autoroutes virtuelles aériennes. Il n’y aura pas d’intersection des trajectoires car les déplacements dans différentes directions vont se faire à différentes hauteurs dans le ciel. Et les NVE vont se parler entre elles afin d’éviter les collisions potentielles.
Par ailleurs, pour limiter le nombre de NVE dans le ciel, il va être important de mettre l’accent sur le transport collectif pour ces aéronefs, ce qui fait du sens également au niveau économique, puisque ces NVE ne seront pas donnés et qu’on aura intérêt à les utiliser plus d’une heure par jour.
Des prolongateurs d’autonomie ultra légers et ultra efficaces
Présentement, la compagnie Ehang développe une NVE pouvant transporter deux passagers et voler à 100 km/h pendant une vingtaine de minutes sur une pleine charge de sa batterie. Et, comme nous l’avons vu dans mon dernier billet, pour un transport interurbain rapide, on aurait besoin de NVE capables d’atteindre 150 km/h pendant une heure.
Il faudrait donc quadrupler la densité d’énergie des batteries si on fait le plein aux 100 km environ, en rechargeant ou échangeant la batterie dans des héliports spécialement conçus. Cette recharge se ferait lors d’un arrêt d’environ 5 minutes pour faire monter ou descendre des passagers.
Une diminution d’un facteur 2 du poids des batteries semble atteignable d’ici une dizaine d’années, mais un facteur 4 pourrait prendre 20 ans. Qu’à cela ne tienne, on peut toujours adjoindre un prolongateur d’autonomie ultra léger et ultra efficace qui consomme du biocarburant avancé (prochaine section).
Un tel prolongateur d’autonomie est présentement en développement par la compagnie Liquid Piston, et j’en ai parlé récemment dans mon billet du 19 décembre 2016. Beaucoup plus léger qu’un moteur thermique traditionnel, les moteurs rotatifs de cette entreprise sont 30 % plus efficaces qu’un moteur diesel!
Du biodiesel avancé émettant beaucoup moins de GES
La compagnie finlandaise Neste a développé un carburant diesel synthétique fait à partir d’huiles végétales, très similaire au diesel issu du pétrole. Ce nouveau biodiesel avancé peut se mélanger dans toutes les proportions avec du diesel pétrolier, jusqu’à 100 % de biodiesel, et ne présente aucun problème par temps très froid, ce qui n’est pas le cas du biodiesel traditionnel. De plus, aucune modification ne doit être apportée aux moteurs des véhicules. C’est ce qu’on appelle un biocarburant «drop-in» dans la littérature anglophone. Enfin, ce biocarburant avancé de Neste brûle plus proprement et permet de diminuer jusqu’à 90 % les gaz à effet de serre (GES), selon un article récent de Green Car Congress.
Par ailleurs, dans le magasine électronique Les Affaires, François Normand nous faisait part, le 17 janvier 2017, d’un projet de 1 milliard $ pour implanter une bioraffinerie à La Tuque au Québec, en 2023. On y produirait du biodiesel avancé à partir des résidus forestiers, avec le procédé de Neste, qui est un partenaire. Un organisme à but non lucratif, Bioénergie La Tuque (BELT) a été mis sur pied pour piloter ce projet.
Au lieu d’utiliser de l’huile végétale issue de plantes oléagineuses ou d’huiles végétales recyclées (industrie alimentaire), on produirait de la biohuile à l’aide d’un réacteur pyrolytique portatif qui serait déplacé sur les innombrables kilomètres des chemins de bois de la région (la ville de La Tuque est aussi grande que la Belgique). C’est la biohuile qui serait acheminée à la bioraffinerie, réduisant ainsi de beaucoup les coûts de collecte de la biomasse. Ils en sont à des études préliminaires qui devraient conduire à une bioraffinerie pilote éventuellement si les résultats préliminaires sont concluants. Ensuite, on construirait une usine commerciale à La Tuque, pour 2023 si tout va bien.
Des nouveaux matériaux ultra résistants et ultra légers
Si on arrive à réduire le poids de la structure des NVE, c’est l’équivalent de réduire le poids des batteries. Or, les chercheurs du MIT viennent d’annoncer la découverte d’un nouveau matériau en graphène structuré en un réseau tridimensionnel, qui est 20 fois plus léger que l’acier et 10 fois plus résistant! Si on parvient à le produire à grande échelle à un prix compétitif, c’est une véritable révolution à l’horizon, en particulier pour l’aéronautique.
Ce que les chercheurs du MIT savaient au départ c’est l’importance de la forme des matériaux pour accroître leur résistance mécanique, en plus de leur résistance intrinsèque bien sûr. Par exemple, une feuille de papier n’offrant que très peu de résistance structurelle, voit cette résistance augmenter de beaucoup si on la roule. De même une tôle plane d’acier est bien moins résistante qu’une tôle ondulée. Ils ont donc recherché les formes 3D offrant les plus grandes résistances. Pour les aider dans cette démarche les chercheurs ont produits plusieurs formes en plastique à l’aide d’une imprimante 3D et ont testé leur résistance. L’illustration ci-dessous montre l’une des formes les plus prometteuses qu’ils ont testées.
Conclusion
En résumé, l’utilisation d’un prolongateur d’autonomie 30 % plus efficace qu’un moteur diesel, qui consommerait du biodiesel avancé émettant beaucoup moins de GES (sur son cycle de vie), pour 30 % à 50 % des kilomètres (le reste du kilométrage serait électrique), est une solution qui permettrait de rendre fonctionnelles des NVE avec seulement une diminution d’un facteur deux du poids des batteries Li-ion actuelles, d’ici 10 à 15 ans. Surtout si on utilise des matériaux ultralégers et ultra résistants.
N’oublions pas également qu’on vise le transport collectif interurbain rapide et que le fait de consommer un peu de biocarburant avancé pour une partie des kilomètres offre une alternative transitoire tout à fait acceptable. Sans compter qu’un prolongateur d’autonomie offre une redondance pour la source d’électricité, ce qui augmente la sécurité.
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