Pour 140 000 dollars, vous pouvez piloter votre propre avion électrique. La société slovène Pipistrel vend l’Alpha Electro, le premier avion électrique certifié apte au vol par la Federal Aviation Administration (FAA) en 2018. C’est un poids lourd de 368 kilogrammes (811 livres), alimenté par une batterie de 21 kWh – environ un cinquième de la puissance de ce que vous trouverez dans une Tesla Model S. Pendant environ 90 minutes, l’avion d’entraînement au pilotage vous maintiendra en l’air, vous et un compagnon, sans brûler une goutte de combustible fossile.
Ceux d’entre nous qui n’ont pas de licence de pilote devront attendre plus longtemps pour voler sans émissions – mais pas beaucoup. Malgré tous ses défis, 2020 s’est avérée être une année marquante pour l’aviation électrique. Les avions électriques ont établi de nouveaux records de distance, reproduit de courtes trajectoires de vol commercial, séduit l’armée américaine et attiré les acheteurs des grandes compagnies aériennes.
Et en juin, les régulateurs européens ont accordé à un autre avion de Pipistrel, le Velis Electro, la première « certification de type » électrique au monde, jugeant l’ensemble de la conception de l’avion sûr et prêt pour la production de masse (la navigabilité ne certifie que les avions individuels).
Bien d’autres choses sont à venir. D’ici deux ans, vous pourrez assister à l’Air Race E, un circuit qui opposera huit avions à propulsion électrique, qui s’élanceront à 10 mètres du sol à une vitesse de 450 km/h. Les leaders du décollage et de l’atterrissage verticaux électriques (eVTOL), Archer, Joby et Beta, lisent leurs vols alimentés par batterie sur la question de la certification.
« Vous avez vu une certaine secousse dans l’aviation électrique, mais aussi la voir se rapprocher de la réalité » en 2020, dit John Hansman, directeur du Centre international pour le transport aérien du MIT, et une partie de la startup d’avions hybrides-électriques Electra. « Il est clair qu’il y aura l’émergence d’une nouvelle classe d’avions électriques. L’année prochaine, vous verrez des avions hybrides et à batterie en service ou proches de l’être. »
L’avancée remarquable des batteries, des moteurs électriques et des autres matériels installés dans les voitures électriques – ainsi que des centaines de millions de dollars dans les applications aéronautiques – ont rapproché la technologie électrique du décollage commercial après des années de doute. D’ici 2035, la banque d’investissement UBS estime que le secteur de l’aviation sera à 25 % hybride ou entièrement électrique.
Mais cette ascension ne s’est pas faite sans turbulences. En janvier, un prototype entièrement électrique d’Eviation s’est enflammé lors d’essais au sol dans un aéroport de l’Arizona, probablement en raison d’une surchauffe des batteries (l’entreprise affirme qu’il entrera en service d’ici 2022). Uber a vendu sa division aviation, Elevate, à la startup Joby, car les perspectives financières du décollage et de l’atterrissage vertical électrique (eVTOL) restent trop éloignées de la rentabilité pour le bilan en difficulté d’Uber.
« Il y a une grande différence entre un avion de démonstration et un avion que vous essayez de certifier », a déclaré Hansman, faisant référence à un processus de la FAA qui nécessite des centaines de millions de dollars sur près d’une décennie. Mais la nouvelle course aérienne est lancée. Qui sera le premier à certifier un avion électrique commercial ?
Pourquoi passer à l’électrique ?
La moitié des vols mondiaux sont inférieurs à 500 miles. C’est le point idéal pour les avions électriques. Moins de pièces mobiles, moins d’entretien et de l’électricité bon marché (er) signifie que les coûts peuvent diminuer de plus de la moitié pour atteindre environ 150 dollars par heure (les petits avions comme celui de Pipistrel ne coûtent que quelques dollars). Pour les compagnies aériennes, cela rend possible (et rentable) des itinéraires entièrement nouveaux, aujourd’hui couverts par la voiture et le train, grâce à la baisse des coûts de carburant, de maintenance et de main-d’œuvre.
La propulsion électrique résout presque un autre problème pour l’aviation : les émissions de carbone. L’aviation émet plus de 2% (pdf) des émissions de CO2 dans le monde, et cela pourrait atteindre près d’un quart d’ici le milieu du siècle. Comme aucun carburant alternatif n’est prêt à quitter le sol et que le nombre de passagers aériens devrait doubler d’ici 2035, l’électricité pourrait offrir à l’industrie sa meilleure solution dans un monde sous contrainte climatique.
Ceci devrait faire de 2021 l’année de l’hybride. Sur la voie de la conception d’avions entièrement électriques, les entreprises d’aviation électrique modifient ce qui fonctionne pour rester en altitude. C’était la stratégie d’Ampaire, basée à Los Angeles, avec son « Electric EEL », qui associe un moteur à combustion dans le nez et un moteur à hélice électrique à l’arrière. Le Cessna 337 Skymaster modifié est l’un des premiers hybrides à obtenir l’approbation de la certification d’aéronef expérimental de la FAA (seuls l’équipage et le personnel essentiels sont autorisés à voler).
En octobre, l’EEL a effectué un vol d’essai de 341 miles entre Los Angeles et la baie de San Francisco, le plus long vol électrique-hybride jamais réalisé pour un avion commercial, affirme la société. Ampaire effectue actuellement des vols d’essai de 15 minutes en partenariat avec la compagnie Mokulele Airlines, basée à Hawaï, afin de prouver la faisabilité de voyages rapides entre les petits aéroports des îles avec des charges utiles fictives. En 2021, l’entreprise affirme qu’elle commencera à voler au Royaume-Uni, qu’elle travaillera avec la NASA pour revoir la conception de ses avions, qu’elle mettra en place une chaîne d’approvisionnement et qu’elle jettera les bases de son propre véhicule, le Tailwind, un jet électrique personnalisé sur la planche à dessin (et les chambres d’essai aérodynamiques).
« Clean-sheet design »
Le prix ultime sera de concevoir un tout nouvel avion électrique. Mais la certification d’un nouvel avion reste ardue et coûteuse. « Il faut beaucoup de temps et beaucoup d’argent pour construire une nouvelle planète à partir de rien », explique Kevin Noertker, cofondateur d’Ampaire. « Il faudra attendre cinq à sept ans avant d’obtenir une conception propre. Beaucoup d’entreprises essaient de nous prouver que nous avons tort, mais si elles réussissent, ce sera un monde bien meilleur. »
Eviation Aircraft est l’une des startups les plus avancées sur cette piste. Son nouvel avion électrique, Alice, a fait sensation après que sa version réduite a effectué un vol de démonstration autonome au salon du Bourget en 2017. Depuis lors, rapporte Eviation, l’avion de neuf places, d’une valeur de 4 millions de dollars, a reçu plus de 150 commandes. Pour les avions plus grands, Wright Electric dit construire une flotte d’avions de ligne électriques de 186 places pour la compagnie aérienne britannique à bas prix easyJet, dont la sortie est prévue d’ici 2030.
Et puis il y a les engins qui n’ont pas besoin de piste du tout. Les taxis aériens, semblables à des drones envahissants, promettent de ramener le prix et la commodité des vols urbains à un niveau suffisamment bas pour transformer les villes et la livraison le jour même. L’avion eVTOL d’Archer Aviation transportera quatre passagers dans ses véhicules à des vitesses allant jusqu’à 150 mph sur environ 60 miles. « Nous construisons la première compagnie aérienne entièrement électrique au monde », déclare Adam Goldstein, cofondateur d’Archer. « Vous pouvez vous attendre à ce que nous volions en 2021 ». L’entreprise vise les trajets urbains au prix d’un UberX, soit environ 3 à 6 dollars par passager-mille. D’ici 2024, elle prévoit de faire monter le public à l’intérieur de ses véhicules. Archer, comme ses rivaux Joby et Beta, se lancent dans une course à la certification FAA pour leurs gammes d’avions.
Les derniers nés sont les avions STOL (short take-off and landing). Ceux-ci combinent la simplicité et les économies de coûts des avions à voilure fixe avec des distances de décollage extrêmement courtes de 100 pieds ou moins, soit environ un tiers d’un terrain de football. Une chaîne de moteurs électriques le long des ailes génère une portance supplémentaire, évitant une partie de la complexité d’ingénierie et des défis de certification auxquels sont confrontés les eVTOL.
Tous devront prendre des décisions difficiles pour s’assurer que la bonne technologie se retrouve dans l’avion à un moment où les conceptions évoluent rapidement, explique Matt Trotter de la Silicon Valley Bank : « Le rythme de l’innovation dans l’aviation en ce moment est plus rapide que ce que nous avons jamais vu chez les entrepreneurs avec lesquels nous parlons. » Le carburant, l’autonomie et les facteurs de forme sont tous en jeu. Les batteries sont bon marché et facilement disponibles, mais l’hydrogène semble de plus en plus attrayant pour les vols de plus de quelques centaines de kilomètres (son approvisionnement et son stockage restent un défi).
Les avions commerciaux autonomes décollent enfin, eux aussi, et jumeler des avions sans pilote avec une propulsion électrique pourrait permettre de réaliser d’énormes économies. Mais la FAA ne veut pas encore laisser les pilotes quitter le cockpit. Et les formes exotiques des avions ne sont plus à l’ordre du jour, car les petits moteurs électriques permettent aux ingénieurs aérospatiaux d’expérimenter la possibilité d’en placer un – ou une douzaine – sur diverses surfaces de la cellule.
Tout cela oblige les startups à développer des avions qui s’adapteront aux différentes technologies susceptibles de gagner du terrain dans les années à venir. Jeff Engler, PDG de Wright Electric, affirme que son entreprise « traite en parallèle » différentes conceptions alors qu’elle se prépare à certifier un avion pouvant accueillir des batteries, un hybride ou de l’hydrogène. Au total, on estime qu’environ 200 avions électriques étaient en cours de développement en 2019, soit un tiers de plus qu’un an plus tôt.
Les investisseurs misent avec enthousiasme sur le secteur. « Le plus grand changement que nous observons récemment est l’accès au capital pour les technologies profondes », déclare Trotter. Depuis 2015, 10 des principales startups de l’aviation électrique au niveau mondial ont levé plus de 1,2 milliard de dollars, la plupart au cours de l’année dernière (avec en tête un tour de table de 590 millions de dollars par Joby Aviation), selon PitchBook. Les compagnies aériennes injectent des fonds dans la chaîne d’approvisionnement de la propulsion électrique. Les bras d’investissement de JetBlue Airways ont investi 250 millions de dollars dans des startups d’aviation électrique au cours des trois dernières années, et Intel, Toyota Motor, Daimler et Geely Automobile en Chine se pressent dans cet espace.
Et l’armée revient à ses racines en tant que bailleur de fonds précoce de la technologie de la Silicon Valley : La marine et l’armée de l’air fournissent toutes deux des fonds, un soutien et des tests pour des drones cargo autonomes et électriques. L’avion eVTOL de quatre personnes de Joby Aviation a récemment obtenu une certification de navigabilité de l’Air Force pour commencer à effectuer des missions militaires (19 autres entreprises sont en ligne pour faire de même).
Ces entreprises auront besoin de toutes les liquidités qu’elles peuvent obtenir. Les startups de l’aviation électrique, prédit un dirigeant de compagnie aérienne, pourraient avoir besoin de 17 milliards de dollars (peut-être jusqu’à 40 milliards de dollars) pour certifier leurs appareils et construire leurs entreprises, une part importante du capital-risque chaque année. Quelques entreprises ont déjà fait des atterrissages en catastrophe. Zunum Aero, malgré une levée de fonds de 6,8 millions de dollars auprès d’investisseurs dont Boeing et JetBlue, s’est retrouvée à court d’argent en 2018 et a licencié 70 membres du personnel (elle est en train de lever à nouveau des fonds). Sans injection massive de liquidités et de nouvelles sources de revenus avant que leurs propres engins ne soient prêts à voler, d’autres entreprises sont susceptibles de rejoindre Zunum.
La course à l’aviation électrique se fera autant contre la faillite que contre les rivaux.