Alors que s'ouvrait le 19 juin dernier, après 4 ans d'interruption, le plus important salon de l'aéronautique au monde, celui du Bourget, et que le trafic aérien mondial en 2023 devrait retrouver son volume d'avant la pandémie de Covid-19, l'avionneur américain Boeing, prévoit, comme son concurrent européen Airbus, un doublement du trafic aérien d'ici 2037 et un possible triplement d'ici 2050. En termes d'appareils en circulation, Boeing table sur 48.575 appareils qui seront en service en 2042 (Airbus en prévoit 40 850 en 2050), contre 24.500 l’année dernière. Si ces prévisions sont exactes, il va falloir construire, tous constructeurs confondus, 42.500 aéronefs d’ici trente ans, dont la moitié viendra remplacer les avions existants, et l’autre permettra de répondre à la hausse de la demande de transports aériens, qui devrait être de l'ordre de 4 % par an au cours des 20 prochaines années...
Le président de la République, Emmanuel Macron, a par ailleurs annoncé le 16 juin un vaste plan destiné à soutenir la transition vers l'avion propre, sobre et décarboné. L'état va tripler son effort sur la période 2024-2030, en apportant 300 millions d'euros par an, pour soutenir le développement d'un nouveau moteur plus économe en carburant ainsi que la conception d'avions plus légers. Parallèlement, l'État va investir 200 millions d'euros dans le développement des biocarburants innovants, avec l'objectif d'en produire 500 000 tonnes par an à l'horizon 2030.
Jusqu’au début de ce siècle, les émissions de GES liées au transport aérien sont restées relativement modestes par rapport aux autres grands secteurs d'activités économiques, à commencer par les transports terrestres (9 gigatonnes de CO2 par an), la production mondiale d'électricité (13,2 gigatonnes de CO2 en 2022), l'industrie (7,6 gigatonnes par an, en intégrant la construction), ou l’agriculture (9,3 gigatonnes par an). Mais aujourd’hui, l’explosion du trafic aérien mondial fait que les émissions de GES liées au transport aérien ont été multipliées par sept depuis 1960 (bien que les moteurs d'avion soient quatre fois moins gourmands) et ont doublé en seulement vingt ans. Elles représentaient 2,5 % des émissions mondiales de CO2 en 2018, soit plus d'un milliard de tonnes (Voir étude), mais surtout, ces émissions directes cachent l'impact au moins aussi important des émissions indirectes produites par les avions, qu'il s'agisse des oxydes d'azote ou des fameuses traînées de condensation qui ont un effet considérable, on le sait à présent, sur le réchauffement climatique. Au final, le secteur de l'aviation civil pèse donc pour plus de 6 % dans le réchauffement climatique et la perspective d'un doublement possible des émissions de CO2 liées aux transports aériens d'ici 2037 est tout simplement incompatible avec le respect des Accords de Paris et le nouvel objectif européen de réduction de 55 % des émissions de CO2 dès 2030.
Un accord pour atteindre la neutralité carbone en 2050 dans l’aviation civile mondiale a été conclu le 7 octobre dernier, sous l'égide de l’Organisation de l’Aviation civile internationale (OACI) – et de L’Association du transport aérien international (IATA), représentant les représentants des 193 États de l'ONU. Cet accord ambitieux vise rien moins que zéro émission de carbone d’ici 2050, ce qui suppose un gigantesque effort de 1 550 milliards de dollars d’investissements entre 2021 et 2050. Au niveau européen, la facture pourrait s'élever à 800 milliards d'euros, selon une étude allemande réalisée par YouGov.
L'Association internationale du transport aérien (Iata) estime, dans son projet de "zéro émission nette" de CO2 pour le transport aérien à l'horizon 2050, que 450 milliards de litres de carburants verts seront nécessaires chaque année, à l'horizon 2050. Elle s'est donné pour objectif intermédiaire 30 milliards de litres en 2030... contre 300 millions de litres produits en 2022. De son côté, le Parlement et le Conseil européen ont convenu, en avril dernier, d’accroître l'utilisation de carburants durables dans le secteur de l’aviation, tels que les biocarburants avancés ou l’hydrogène. A partir de 2025, au moins 2 % des carburants d’aviation seront écologiques. Cette part augmentera tous les cinq ans : 6 % en 2030, 20 % en 2035, 34 % en 2040, 42 % en 2045 et 70 % en 2050. En outre, une proportion spécifique du mélange de carburants doit inclure des carburants de synthèse, tel que l’e-kérosène (1,2 % en 2030, 2 % en 2032, 5 % en 2035 et atteindre progressivement 35 % en 2050).
Mais cette montée en puissance inexorable des SAF (Sustainable aviation fuel) – ou CAD "carburants durables d’aviation" en français, va devoir surmonter de nombreux obstacles techniques, industrielles et économiques. Ces carburants durables regroupent en effet des produits très différents. Les premiers sont les biocarburants, ou agrocarburants, qui doivent permettre de réduire de 80 % les gaz à effet de serre du secteur aérien. Ces biocarburants de première génération sont produits à partir de blé, de colza, de betterave à sucre ou d'huile de palme, et un fort accroissement de leur production semble très difficile car cela engendrerait des déforestations supplémentaires et des changements d'utilisation des sols au détriment de cultures vivrières.
Les compagnies aériennes se tournent donc vers des biocarburants dits de deuxième génération, c'est-à-dire issus des déchets et des résidus forestiers et agricoles comme de la paille ou de l'huile de cuisson. Mais, là aussi, il sera très compliqué de trouver les ressources suffisantes en biomasse pour multiplier par dix les volumes de carburants produits, d'autant plus que la demande risque d'augmenter en parallèle dans d'autres secteurs, notamment l'automobile. Reste la troisième génération de carburants durables, les carburants de synthèse, fabriqués grâce à de l'hydrogène vert et du monoxyde de carbone (CO), qui émettent beaucoup moins de CO2 que le kérosène. Mais ils sont loin d'être parfaits, nécessitent d'énorme quantités d'électricité et rejettent d'autres polluants comme les oxydes d’azote (NOx). En outre, les technologies de production de ces carburants restent complexes et leur coût de fabrication est jusqu'à dix fois plus élevé que ceux du kérosène.
En France, la startup Elyse Energy va investir un milliard d'euros dans la construction d'une raffinerie de carburant vert. Elle sera implantée sur l'ancien site gazier de Lacq, dans les Pyrénées-Atlantiques. Elle doit permettre de couvrir 20 % des besoins français en 2030. Ce consortium mené par Elyse Energy regroupe IFP Energies Nouvelles, Avril, Axens, le CEA, TotalEnergies et Thyssenkrupp Uhde. Ce carburant durable pour avion (CAD) sera produit grâce à la technologie innovante BioTFuel qui combine la conversion de la biomasse par synthèse Fischer-Tropsch et l'injection d'hydrogène externe pour améliorer son rendement bas carbone, doublant ainsi la quantité d'e-kérosène obtenu à partir d’une même quantité de déchets végétaux (quatre tonnes de déchets végétaux pour une tonne de biocarburant). Ce remarquable procédé permet de valoriser avec une efficacité sans précédent les résidus agricoles et forestiers, sans concurrence avec les usages alimentaires.
C'est dans ce contexte incertain que le constructeur ZeroAvia a annoncé, à l’occasion du salon du Bourget, sa stratégie de développement pour la propulsion hydrogène-électrique à zéro émission, dans le cadre du transport régional. ZeroAvia table sur son avion CRJ hydrogène-électrique, qui sera équipé de deux réacteurs et pourrait accueillir jusqu'à 60 passagers avec un rayon d'action de 1000 km, couvrant plus de 80 % des vols actuels. Selon ZeroAvia, son concept réduirait considérablement les coûts d'exploitation grâce à l'utilisation de l'hydrogène et à la réduction des coûts de maintenance, ce qui permettrait d'ouvrir de nouveaux itinéraires et d'augmenter le nombre de vols sur les itinéraires existants afin d'accroître le nombre de passagers. Plus de 1 400 avions de la série CRJ pourraient être convertis pour voler avec le moteur ZA2000.
VoltAero, a annoncé, à l’occasion du salon du Bourget, le lancement d'un démonstrateur d'avion à hydrogène sur la base du Cassio 330, un petit avion hybride électrique de cinq places, équipé d'un moteur fourni par Kawasaki Motors. L'avion embarque de l'hydrogène liquide cryogénique à - 253 degrés, qui sera injecté directement dans le moteur. Cet avion est le seul, en Europe, à décoller et atterrir de manière "tout électrique". La start-up prévoit d'assembler le Cassio 330 dans une nouvelle usine située sur l'aérodrome de Rochefort (Charente-Maritime). Cette gamme Cassio comptera également deux autres avions plus puissants : le Cassio 480 de six places et le Cassio 600 de douze places. Cette famille d'avions à structure légère en aluminium pourra voler à 330 km/heure, jusqu'à 3,5 heures, soit un rayon d'action de 1200 km. Et aura la capacité de franchir 1800 km avec l'ajout d'un réservoir additionnel pour réaliser des vols moyen-courrier. Ces appareils comptent bien s'imposer pour les vols commerciaux régionaux, mais aussi dans le transport de fret ou l'évacuation sanitaire.
Le géant européen Airbus est lui aussi à la croisée des chemins et vient d'opter pour une stratégie audacieuse : il va lancer d'ici 2030 à la fois un avion à hydrogène et le successeur de la famille A320. « Les appareils qui entrent aujourd’hui en service et les futurs avions à hydrogène ne suffiront pas à atteindre la neutralité carbone en 2050 », souligne Guillaume Faury, le président exécutif d’Airbus. Airbus parie donc sur une nouvelle génération d’avions, qui entrera en service entre 2035 et 2040, avec une réduction de la consommation de carburant pouvant aller jusqu'à 40 %.
Airbus travaille d’arrache-pied sur le moteur non caréné à hélices contrarotatives porté par CFM International (société commune entre Safran et General Electric) et est également impliqué dans le projet eXtra Performance Wing, qui s'inspire du biomimétisme et vise une voilure capable de s’adapter en temps réel aux conditions météorologiques. L’avionneur européen a dévoilé le 20 juin, à l’occasion du salon aéronautique du Bourget, des avancées présentées comme décisives dans la mise au point de son futur avion à hydrogène. Les ingénieurs d’Airbus sont parvenus à faire fonctionner au sol une pile à combustible d’une puissance de 1,2 MW, dans le centre d’essai d'Ottobrunn, près de Munich. « C’est la pile à combustible la plus puissante jamais mise au point pour l’aéronautique », précise Sabine Klauke, directrice de l’aviation d’Airbus. Avec 6 piles à combustibles de 1,2 MW, associées à autant de moteurs électriques, Airbus se voit conforter dans sa volonté de développer un appareil à hydrogène d’une centaine de places, d’ici la fin de la décennie. Par ailleurs, il y a quelques semaines, Airbus ArianeGroup et Safran, associés au sein du projet HyPERION, ont réalisé avec succès le test d’un nouveau mode de conditionnement de l’hydrogène, permettant d’alimenter des motopropulseurs d’avions.
Les experts de l’Onera, le centre français d’études aérospatiales, ont également présenté récemment leur vision de l’avion de demain à travers le concept Gullhyver. La traînée induite d’un avion étant inversement proportionnelle à l’allongement de ses ailes, l'Onera travaille sur un concept d'appareil dont les ailes seraient très longues (20 fois plus longues que larges, contre 11 fois plus longues que larges sur l'A 320). Pour réduire encore davantage la consommation de carburant, la traction du moteur sera assurée par de grandes hélices non carénées pour réduire les frottements de l’air. L’Onera a estimé qu’un avion répondant au concept Gullhyver pourrait embarquer de l’ordre de 200 passagers pour des vols de 7400 km.
Une récente étude de l'ONG Transport et Environnement montre également que le déploiement de l'avion à hydrogène est envisageable et pourrait être rentable d'ici 2035, à condition de créer toutefois un environnement politique, économique et fiscal favorable. Pour cette ONG, il convient notamment de taxer le kérosène fossile à hauteur de 0,37 euro par litre, conformément à la proposition de directive de la Commission européenne. Avec une telle taxe, faire voler un avion à hydrogène sur des vols intra-européens coûterait 2 % de moins que les avions à kérosène fossile en 2035. Au contraire, en l’absence de cette taxe, l’avion à hydrogène entraînerait un surcoût de 8 % (Voir Transport & Environnement).
Selon un nouveau rapport du cabinet américain McKinsey, les avions à hydrogène pourraient représenter 38 % de la flotte d'ici à 2050, soit 34 % des besoins énergétiques globaux du secteur (Voir McKinsey & Company). Mais les plates-formes aéroportuaires devront effectuer de très gros investissements tant dans les infrastructures de distribution de l’hydrogène que dans les installations de production d’électricité verte destinées à alimenter les avions à batteries. McKinsey projette qu’un gros tiers des aéronefs pourraient, dès 2050, être alimentés à l’hydrogène ; il souligne néanmoins que les obstacles à lever sont nombreux. En effet, si la plupart des aéroports disposent d'un espace suffisant pour la liquéfaction et le stockage de l'hydrogène, il n'en va pas de même quant à leur capacité de produire l'énergie propre nécessaire à l'alimentation des avions par des batteries électriques et de l'hydrogène.
En effet, la propulsion alternative (électrique ou hydrogène) pourrait nécessiter jusqu'à 1.700 TWh d'énergie propre d'ici à 2050, au niveau mondial, ce qui représente pas moins de 5 % de la consommation mondiale d'électricité prévue en 2050, ou encore trois fois la consommation annuelle de la France... Environ 90 % de l'énergie seraient utilisés pour les avions à hydrogène, tandis que seulement 10 % seraient employés pour alimenter les différentes catégories d'avions électriques.
Pour l'aéroport de Paris, il faudrait environ 5.800 hectares de panneaux solaires pour produire suffisamment d'électricité pour répondre à ses besoins, une superficie qui dépasse largement celle de l'aéroport lui-même, qui occupe aujourd'hui 3.300 hectares. Au final, on estime que le passage à la propulsion électrique ou hydrogène de l’aviation nécessitera un investissement de 1.700 milliards d’euros (4 milliards pour le seul aéroport de Choisy-le-Roi de Gaulle) sur l'ensemble de la chaîne de valeur d'ici à 2050. Face à une telle transition technologique et économique, les aéroports devront nouer des partenariats avec d’autres opérateurs dans le domaine des énergies propres. De manière à sécuriser sur le long terme leur approvisionnement en électricité et hydrogène.
L Ademe considère pour sa part que les émissions de CO2 des vols au départ de la France peuvent être réduites d'environ 75 % d'ici 2050 en mobilisant trois leviers majeurs : l'amélioration de l'efficacité énergétique des avions ; le recours aux carburants durables et la réduction du trafic de 23 % par rapport à 2019. L'Ademe souligne que ce dernier levier, celui du "rationnement" des vols commerciaux, présente le grand avantage de produire rapidement ses effets, contrairement aux autres leviers technologiques et logistiques.
Concrètement, cette réduction du trafic aérien prendrait la forme d'un plafonnement du nombre de vols, comme viennent de le décider les autorités néerlandaises pour l'aéroport d'Amsterdam-Schiphol. À compter de novembre 2023, le trafic y sera limité à 400 000 vols par an, au lieu de 500 000 avant la crise du Covid. En France, il faut souligner que l'aéroport parisien d'Orly connaît déjà un plafonnement du nombre de vols à 250 000 par an pour limiter ses nuisances sonores. Cette obligation, qui porterait sur une réduction, considérée comme économiquement et socialement acceptable, de l'ordre de 1 à 2 % par an du trafic aérien à compter de 2025, pourrait donc être étendue à tous les aéroports français. Et même en l’absence d’une réduction temporaire du trafic aérien mondial, tous les experts s’accordent sur le fait que nous allons assister à une très forte régulation de la demande par le prix dans les années à venir. Confrontées à des dépenses considérables pour développer des appareils plus sobres, passer aux carburants de synthèse (qui resteront durablement plus chers que les carburants classiques), mais aussi s’acquitter de nouvelles taxes liées à leurs émissions de GES, les compagnies aériennes, pour pouvoir tout simplement rester rentables, vont devoir augmenter sensiblement le prix de leurs billets. Ce rattrapage inévitable a d’ailleurs déjà commencé, avec une augmentation moyenne sur un an en France de 13, 5 % du prix du billet pour les vols long courrier et de 17 % pour les vols intérieurs…Avec un billet d’avion qui coûtera au moins deux fois plus cher d’ici la fin de la décennie, on peut donc s’attendre à une contraction ou à une stabilisation de la demande. Toute la question est de savoir si cette régulation par les prix sera suffisante par rapport aux objectifs drastiques de réduction des émissions de CO2 de l’aviation mondiale…
On le voit, l'aviation, née il y a 120 ans, va connaître au cours des vingt prochaines années, la plus grande mutation technologique, industrielle et économique de son histoire et devra s'adapter, quel qu'en soit le prix, aux nouvelles contraintes non négociables concernant la réduction drastique des émissions de CO2 et la lutte contre le réchauffement climatique. Dans cette équation complexe, qui comporte encore de nombreuses inconnues, il n'est pas exclu que les principaux pays développés soient amenés à planifier, pendant une période transitoire qui reste à définir, une réduction globale du trafic aérien mondial, afin que le fonctionnement du secteur aérien reste compatible avec l'objectif planétaire de réduction des trois quarts de nos émissions de CO2 d'ici 2050 qui, seul, pourra permettre de maintenir dans des limites acceptables pour notre espèce et notre civilisation les effets du changement climatique sans précédent en cours...
René TRÉGOUËT
Sénateur honoraire
Fondateur du Groupe de Prospective du Sénat
e-mail : tregouet@gmail.com
