Lancé fin 2021, ce projet réunit Airbus, SEGULA Technologies, Applus Laboratories, Ingeteam, CESA et CiTD autour d’un même objectif : préparer l’arrivée des premiers avions commerciaux fonctionnant à l’hydrogène, pour une aviation plus propre et plus durable.

Quels sont les atouts de l’hydrogène liquide ?

L’atout majeur de l’hydrogène liquide (LH2) est sa densité énergétique. À volume égal, il contient beaucoup plus d’énergie que l’hydrogène gazeux et promet donc une meilleure autonomie pour les avions. Ce choix pose toutefois des défis de taille. L’hydrogène est hautement inflammable et doit être conservé à une température extrême de -253 °C pour rester liquide. Dans un avion, où les conditions sont particulièrement contraignantes, la conception de systèmes fiables et sûrs est donc un véritable défi technologique.« Jusqu’à présent, l’hydrogène n’en est qu’au stade des prototypes. L’enjeu est de franchir une étape décisive en développant des solutions capables de fonctionner dans des environnements aussi complexes.» souligne Rubén Hernández Librán, directeur technique pour Madrid et Sines (Portugal) au sein de la division Industrie et Énergie.
En misant sur le liquide, le projet explore une voie ambitieuse : rendre l’hydrogène utilisable à grande échelle dans l’aviation et en faire une alternative crédible aux carburants fossiles.

Légende : Image du concept en 3D : dans le compartiment arrière où serait situé tout le système de production d’énergie à partir du LH2.

L’apport de SEGULA : sécurité et intégration des composants

Légende : Exemple d’une simulation CFD : flux de N2 dans l’évaporateur

Au sein du projet ZERO, SEGULA s’attèle à deux missions. La première concerne la sécurité et la fiabilité : analyser les risques associés au moteur et à ses composants, anticiper les défaillances possibles et garantir que l’ensemble du système fonctionne en toute sécurité et soit disponible en toutes circonstances. La seconde mission porte sur l’intégration des composants. L’un des éléments clés est l’échangeur thermique, un dispositif qui transforme l’hydrogène liquide en hydrogène gazeux pour alimenter soit une microturbine, soit une pile à combustible. SEGULA mène pour cela des études spécialisées afin de vérifier que ce processus se déroule correctement et en toute sécurité. Pour analyser le comportement des fluides, les ingénieurs utilisent des logiciels de simulation avancés (méthodologie CFD). Ces calculs permettent non seulement de valider le fonctionnement de l’échangeur thermique, mais aussi d’étudier la manière dont l’hydrogène pourrait se disperser en cas de fuite dans l’avion. Ces données servent ensuite à définir l’emplacement des détecteurs, ainsi que les protocoles d’arrêt ou d’urgence, afin de garantir une sécurité maximale à bord.

Des tests grandeur nature

En plus des simulations numériques, SEGULA souhaite comparer ses résultats avec des essais réalisés en conditions réelles. L’entreprise prévoit donc de réaliser des essais à l’échelle 1:1 en collaboration avec deux centres spécialisés : le CTA (Centre de technologie aéronautique) et le Centre national de l’hydrogène. L’objectif est de reproduire de manière contrôlée des fuites d’hydrogène dans une cabine d’avion simulée et de mesurer précisément leur dispersion à l’aide de capteurs. Ces données permettront de comparer les résultats obtenus lors des essais avec les simulations numériques (CFD) et de valider la fiabilité des modèles.

Le projet ZERO est soutenu par le CDTI (Centre pour le Développement Technologique et l’Innovation) dans le cadre de l’appel à projets 2021 destiné à financer des initiatives stratégiques sectorielles d’innovation entrepreneuriale. Il s’inscrit dans le Plan de relance, de transformation et de résilience, financé par les fonds Next Generation EU via le Mécanisme pour la relance et la résilience, ainsi que dans le Programme national pour le leadership entrepreneurial en R&D&I et le Plan national pour la recherche scientifique, technique et l’innovation 2017-2020.

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