L’hydrogène est-il l’avenir du drone ?

 

Boeing Phantom EyePlus encore que dans le secteur automobile, l’autonomie des drones est un éléments clé dans leur adoption Si une autonomie limitée à quelques minutes n’est pas très handicapante pour une utilisation ludique, pour les professionnels il faut se déplacer avec plusieurs jeux de batteries forts coûteuses pour assurer une mission. A la différence de automobile, le poids est l’ennemi numéro 1 et on atteint rapidement les limites des batterie Lithium-Ion les plus performantes. Là encore, l’hydrogène apparaît comme une solution intéressante et va permettre de démultiplier l’autonomie des drones. Cependant, faire voler des bonbonnes d’hydrogène hautement inflammable dans des drones de toutes tailles n’a rien de très rassurant. Les ingénieurs se creusent la tête pour trouver le moyen d’embarquer de l’hydrogène dans un drone en toute sécurité.

La propulsion hydrogène du Phantom Eye de Boeing lui donne 4 jours d’autonomie

Capable de voler 4 jours complets à près de 20.000 m d’altitude, le Phantom Eye de Boeing est un drone hors-normes. Le secret de ce drone est qu’il est propulsé à l’hydrogène, son fuselage rondouillard cachant 2 énormes réservoirs d’hydrogène liquide d’une capacité qui serait supérieure à 3000 litres. Le mode de propulsion de ce drone est assez unique puisque cet hydrogène est consommé par 2 moteurs à piston Ford tout ce qu’il y a de classique qui ont été adaptés. Cette solution technique est acceptable par les militaires américains qui veulent du descendant de ce Phantom Eye un drone équipé d’un laser pour abattre les missiles, elle est bien évidemment incompatibles avec une utilisation civile.

Tout comme en automobile, l’hydrogène intéresse les concepteurs de drone afin d’alimenter les moteurs électriques. Une pile à combustible qui produit de l’électricité à partir d’hydrogène permet d’allonger significativement l’autonomie d’une voiture et, a fortiori, d’un drone.La solution est bien évidemment bien plus complexe qu’un moteur alimenté par une batterie, mais les ingénieurs commencent à obtenir les premiers résultats de systèmes miniaturisés et ils sont très encourageants.

Le canadien EnergyOr Technologies Inc. a ainsi mis au point une pile à combustibles de type PEM (polymer electrolyte membrane) qui a permis de faire voler un petit drone multi-rotor pendant 3 heures, 43 minutes et 48 secondes contre 2h 12 mn et 46s pour le précédent record. Ses concepteur commercialisent ce drone baptisé H2Quad 400 avec une puissance électique de 450 W en continu ou 1000 W en pic pour une capacité totale de 900 Wh.

Le couplage entre une pile à combustible et une batterie LiPo (lithium polymer) avait permis à la même entreprise de faire voler son ailes volante FAUCON H2 pendant plus de 10 heures en 2011.

Des solutions de stockage de l’hydrogène à l’état solide commencent à apparaître sur des drones

Le drone Skyblade 360 et sa cartouche à hydrogène en dessous présentés lors du salon aéronautique Singapore Airshow 2016 (Photo: BusinessWire)

Le drone Skyblade 360 et sa cartouche à hydrogène en dessous présentés lors du salon aéronautique Singapore Airshow 2016 (Photo: BusinessWire)

Autre entreprise à travailler sur cette piste de l’hydrogène, le britannique Cella Energy. Le 19 janvier dernier un drone  hydrogène a commencé ses tests par le SAMS (Scottish Association for Marine Science). Arcola Energy a mis au point un système de propulsion qui s’appuie sur la technologie de stockage de l’hydrogène à l’état solide développée par Cella Energy. Le matériau, stable jusqu’à 500°, génère une grande quantité d’hydrogène qui vient alimenter la pile à combustible du drone. Cella Enegy travaille en partenariat avec la division Herakles de Safran (aujourd’hui partie prenante de Airbus-Safran Launchers).

Cette piste de l’hydrogène solide est aussi creusée par un consortium singapourien composé de  HES Energy Systems, ST Aerospace, DSO National Laboratories ainsi que du ministère de la défense de l’archipel. Ceux-ci ont dévoilé lors du dernier salon de Singapour 2016 une cartouche d’une capacité d’un litre capable de délivrer 1.000 Wh. Ainsi gréé, un drone Skyblade 360 de  ST Engineering est parvenu à tenir l’air pendant 6 heures et accomplir un vol de 300 km. Selon les concepteurs de cette cartouche, l’heure de vol revient à 10 $ seulement.

Sources :

« New Solid Hydrogen-on-Demand Fuel Cell from HES Energy Systems Flies ST Aerospace UAV for Record 6 Hours », Communiqué de presse BusinessWire, 16 février 2016

« Cella Energy Solid Hydrogen Fuelled UAV Completes First Flight », UST, 11 février 2016

« Energyor demonstrates multirotor UAV flight of 3 hours, 43 minutes« , Communiqué Energyor, 12 juin 2015

 

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