Avion a hydrogene

[Yvan_Delaserge]

Bonjour,
En astronautique, je crois savoir (sans en etre certain... corrigez-moi si necessaire...) que le moteur a hydrogene liquide et oxygene liquide est ce qu'il y a de mieux.

J'ai lu qu'Airbus a le projet de fabriquer un avion fonctionnant a l'hydrogene liquide. En en parlant avec des amis, j'entends dire que cela ne peut pas fonctionner.
Pourquoi est-ce que l'hydrogene liquide serait un bon carburant pour l'astronautique, mais pas pour l'aeronautique?
J'ai entendu les arguments suivants et j'aimerais savoir ce que vous en pensez.

1) Pour obtenir la meme quantite d'energie, le volume de l'hydrogene liquide necessaire sera beaucoup plus important que celui qu'occuperait du kerosene. Les reservoirs de l'avion devront etre beaucoup plus volumineux.

2) Compte tenu de la temperature extrement basse de l'hydrogene liquide, les reservoirs de l'avion vont se couvrir de glace. Ce probleme ne se pose pas avec la meme acuite pour une fusee, car contrairement a un avion, elle ne reste dans l'atmosphere que quelques minutes.

3) Le moteur a hydrogene produit des molecules d'eau, qui sont beaucoup plus legeres que celles de CO2, ce qui permet une plus forte poussee. Cela est-il valable seulement dans le vide au aussi dans l'atmosphere?

4) Le bilan energetique de la production de l'hydrogene liquide parait peu favorable. Est-il vrai que la production d'un kilogramme d'hydrogene liquide a partir d'hydrogene a pression atmospherique, consomme plus d'energie que la combustion de ce kilogramme d'hydrogene n'en degage?

Donc en definitive, l'avion a hydrogene, c'est une bonne idee, ou une utopie?
-----

[penthode]

pour moi ça sent l'utopie à usage politique

[SK69202]

Ça sent la récupération où l'incitation des idées de financement de "réindustrialisation" de qui on sait avec l'argent des autres.

On ne peut pas dire qu'ils soient clairvoyants, leur A 380 qui coûtait pas cher par passager n'a pas tenu 10 ans....

[Anathorn]

1) Pour obtenir la meme quantite d'energie, le volume de l'hydrogene liquide necessaire sera beaucoup plus important que celui qu'occuperait du kerosene. Les reservoirs de l'avion devront etre beaucoup plus volumineux.

l'hydrogène même liquide occupe effectivement des gros volumes.
exemple avec Ariane 5 :

https://fr.wikipedia.org/wiki/Ariane...abriqu%C3%A9es
ici, l'oxygène, en rouge (132.5t) fait ~1/4 du volume de l'hydrogène, en bleu (26t).
1/4 du volume fait 5 fois plus de masse, pour l'oxygène liquide (LOX) comparé a l'hydrogène liquide (LH2).
Impressionnant non ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Dynamix]

Salut

2) Compte tenu de la temperature extrement basse de l'hydrogene liquide, les reservoirs de l'avion vont se couvrir de glace. Ce probleme ne se pose pas avec la meme acuite pour une fusee, car contrairement a un avion, elle ne reste dans l'atmosphere que quelques minutes.

Une régulation de température s' impose
En empruntant un peu de chaleur à la chambre de combustion , ça ne devrait pas être insurmontable .

3) Le moteur a hydrogene produit des molecules d'eau, qui sont beaucoup plus legeres que celles de CO2, ce qui permet une plus forte poussee.

La poussée est proportionnelle à la quantité de mouvement des gaz éjectés .Le milieu importe peu .
Vu l' énergie de combustion très superieure de l' hydrogène , la vitesse d' éjection de l' eau est beaucoup plus élevée que celle du CO₂

4)Est-il vrai que la production d'un kilogramme d'hydrogene liquide a partir d'hydrogene a pression atmospherique, consomme plus d'energie que la combustion de ce kilogramme d'hydrogene n'en degage?

D' ou vient cette affirmation ?

[Yvan_Delaserge]

C'est faux.
Selon Wikipedia, L'énergie de liquéfaction théorique du dihydrogène (fonctionnement idéal) est d'environ 14*MJ/kg*depuis la pression atmosphérique, c'est-à-dire seize fois plus que pour liquéfier une masse équivalente de*diazote.
Mais l'energie de combustion est de 143 MJ/kg.

[Yvan_Delaserge]

Au message #1, la question que je posais au point 3, venait de ce texte, vu sur wikipedia:

La supériorité du*moteur-fusée*cryogénique devient cependant évidente lorsqu'on tient compte de l'oxygène nécessaire à la combustion de l'octane*; la chaleur spécifique de l'ensemble octane + oxygène (par exemple liquide) devient*:Chaleur de combustion de l'octane avec l'oxygène = 5 115,95 / (114,2285 + 25 • 15,9994) = 9,949 kJ/g d'octane + oxygène à comparer à 13,4236 kJ/g d'hydrogène + oxygène.En outre il faut tenir compte de la*vitesse d'éjection des gaz*du moteur-fusée qui diminue suivant l'inverse de la racine carrée de la masse molaire du fluide éjecté. Or, la masse molaire de l'eau (18,01528 g/mol) est très inférieure à celle du CO2*(44,00954 g/mol).

En lisant les 3 dernieres lignes, je crois comprendre qu'il est plus avantageux d'ejecter des molecules d'eau que des molecules de CO2, parce que les molecules d'eau sont plus legeres. Mais je ne comprends pas pourquoi. C'est bien l'equation de la quantite de mouvement qui s'applique? m1 x v1 = m2 x v2.
Pourquoi serait-il plus avantageux d'ejecter des molecules legeres a grande vitesse que des molecules lourdes a faible vitesse?
C'est pour cela que je demandais si cela etait un effet du a l'atmosphere. Par analogie avec l'impulsion specifique d'un carburant, qui n'est pas la meme selon que le moteur fonctionne dans l'atmosphere ou dans le vide.

[Resartus]

Bonjour,
Ce qui déplace une fusée, c'est l'impulsion (mv), alors que l'énergie est 1/2mv². Donc pour une même énergie disponible, il vaut mieux que la masse éjectée soit faible

Mais pour un avion, la composition des produits de combustion purs n'a pas beaucoup d'importance, car avec les taux de dilution très élevés des moteurs actuels, il n'y a pratiquement que de l'air dans les gaz éjectés, et ce n'est que l'énergie massique fournie par le carburant qui compte.

[Yvan_Delaserge]

Bonjour,
Ce qui déplace une fusée, c'est l'impulsion (mv), alors que l'énergie est 1/2mv². Donc pour une même énergie disponible, il vaut mieux que la masse éjectée soit faible

Cela signifierait donc que pour une meme energie disponible, si on ejecte des molecules d'eau (plus rapides), le moteur pousse plus fort que s'il ejectait des molecules de gaz carbonique (plus lentes)?

[Anathorn]

Il ne faut pas omettre non plus le plus gros et couteux problème technique : le stockage de l'hydrogène.
- Il faut pouvoir le stocker sur place
- l'oxygène "fuit" (c'est les plus petits atomes) et ne peut être stocké longtemps (plus de quelques jours) sur les lieux de stockage
- donc il faut le produire en quasi flux tendu
- donc avoir une usine de production pas trop loin de l'aéroport
- a cause de ces fuites et des contraintes mécaniques dues au froid extrême, il faut vider les reservoirs de l'avion a chaque atterrissage et a chaque fois qu'on le parque.

Je m'arrêtes là, mais c'est pas fini...

Moi je n'y crois pas du tout à l'avion à hydrogène.
Ça nécessiterait des investissements absolument colossaux sur l'ensemble des aéroports de la planète.
Pour bien moins que ça, l'A380 a été un échec.

L'hydrogène dans une pile a combustible dans les autos, par contre, c'est beaucoup plus réaliste.
Car on sait le stocker dans des réservoirs secs (je crois me rappeler...), pour cet usage.
... même d'ailleurs si je n'ai toujours pas compris comment fonctionnait la chaine hydrogène complète des véhicules automobiles existants fonctionnant à l'hydrogène.
Si quelqu'un peut m'éclairer, merci d'avance ^^ !

[Gwinver]

Bonsoir.

Voici un article de Futura science sur les projets d'Airbus : https://www.futura-sciences.com/scie...on-2035-73099/

On peut noter que la propulsion par réaction n'est pas la seule envisagée, l'hydrogène pourrait déboucher sur des solutions différentes des avions actuels, sans être un simple remplacement de carburant.

[Dynamix]

- donc il faut le produire en quasi flux tendu
- donc avoir une usine de production pas trop loin de l'aéroport

Voir ce qu' ils en pensent chez Air Liquide
Ils sont nettement plus optimistes .

Moi je n'y crois pas du tout à l'avion à hydrogène.

Croyance n' est pas science .

[jiherve]

Bonsoir,
faute de doigts ?

l'oxygène "fuit"

L'hydrogène plus certainement.
Pour le stockage :
hyperbare gazeux: 700 bars ce n'est pas encore gagné.
Liquide : il faut maintenir la température pas gagné non plus.
I have a dream( pardonne moi Martin)
JR

[pm42]

Ça nécessiterait des investissements absolument colossaux sur l'ensemble des aéroports de la planète.
Pour bien moins que ça, l'A380 a été un échec.

Il est difficile de comparer 1 avion qui avait de la concurrence avec un mouvement de fond d'éloignement des énergies fossiles, de contraintes de rejet de CO2, etc.
Quand il fera près de 50° en été et que les grandes métropoles cotières seront les pieds dans l'eau, les investissements seront là. On a réussi à construire des aéroports sur toute la planète, les adapter à une autre énergie devrait être possible.

Ce qui ne veut pas dire que l'hydrogène va s'imposer mais comme quelqu'un d'autre l'a fait remarquer "je ne crois pas" n'est pas un argument surtout quand il se base sur un argumentaire comme celui là et sans aucun chiffre.
Après tout, à l'époque des dirigeables, beaucoup ne "croyaient pas" au plus lourd que l'air non plus qui nécessitait également de moins gros investissements d'infrastructure. Ils pouvaient même s'amarrer sur les gratte-ciels.

[titijoy3]

la question principale ne serait elle pas plutôt "comment produire l'hydrogène" ?

il ne sert à rien de concevoir un avion fonctionnant à l'hydrogène si cet hydrogène est aussi polluant à produire que l'est le kérosène à utiliser !

ce qui mène à une autre question, quels seraient les investissements nécessaires à produire cet hydrogène de façon "verte" ?

[jiherve]

Bonjour,
produire on sait faire (ex une bête électrolyse alimentée par des panneaux solaires) c'est stocker qui est problématique avec l'hydrogène.
JR

[6Freddy]

Pas énormes, puisqu'il s'agit de faire de électrolyse avec de l'électricité "verte". Les voisins suisses viennent de lancer une unité de production d'hydrogène alimentée par une hydrocentrale voisine, et ce n'est qu'un seul exemple.

Le gouvernement français a lancé un plan d'investissement énorme pour créer de toutes pièces la filière du hydrogène vert ; le coût s'explique par la nécessité de créer la filière quasiment de A à Z, et non par le fait que la production serait plus coûteuse.

Prenons en compte aussi le fait que la production d'hydrogène est chère et polluante aujourd'hui, c'est parce que nous n'avons pas atteint la masse critique qui permettra la baisse des coûts, et n'en sommes qu'aux débuts du hydrogène écologique.

Le seul vrai problème est celui souligné par jihervé : le stockage à moyen, voir long terme. Mais on peut s'en passer si l'on est certains de pouvoir produire du hydrogène vert en permanence, et dans les quantités nécessaires pour ne pas devoir le stocker plus de deux jours.

[titijoy3]

Bonjour,
produire on sait faire (ex une bête électrolyse alimentée par des panneaux solaires) c'est stocker qui est problématique avec l'hydrogène.
JR

la question était: "quels seraient les investissements nécessaires à produire cet hydrogène de façon verte ?" et non pas comment produit-on de l'hydrogène vert !

stocker, on sait le faire, il y existe des installations fonctionnelles

[titijoy3]

Pas énormes, puisqu'il s'agit de faire de électrolyse avec de l'électricité "verte". Les voisins suisses viennent de lancer une unité de production d'hydrogène alimentée par une hydrocentrale voisine, et ce n'est qu'un seul exemple.

Le gouvernement français a lancé un plan d'investissement énorme pour créer de toutes pièces la filière du hydrogène vert ; le coût s'explique par la nécessité de créer la filière quasiment de A à Z, et non par le fait que la production serait plus coûteuse.

Prenons en compte aussi le fait que la production d'hydrogène est chère et polluante aujourd'hui, c'est parce que nous n'avons pas atteint la masse critique qui permettra la baisse des coûts, et n'en sommes qu'aux débuts du hydrogène écologique.

Le seul vrai problème est celui souligné par jihervé : le stockage à moyen, voir long terme. Mais on peut s'en passer si l'on est certains de pouvoir produire du hydrogène vert en permanence, et dans les quantités nécessaires pour ne pas devoir le stocker plus de deux jours.

quand tu dis "pas énormes" tu parles des investissements ? dans ce cas à tu un chiffre ou un lien ?

de toute manière, c'est un investissement nécessaire et qui va dans le bon sens s'il s'agit de panneaux ou centrales solaires à concentration mais je m'attend plus à la multiplication d'EPRs avec toutes les problématiques de malfaçon et de sécurité liés

[titijoy3]

un lien:

http://acti-ve.org/galette-de-stocka...20de%20galette.

[titijoy3]

en fait, je qu'il faudrait extraire l'hydrogène, le lier à du carbone prélevé dans l'atmosphère et l'utiliser en tant qu'hydrocarbure..

[titijoy3]

un autre lien intéressant :

https://www.techniques-ingenieur.fr/...icielle-72905/

[titijoy3]

Bonjour,
Ce qui déplace une fusée, c'est l'impulsion (mv), alors que l'énergie est 1/2mv². Donc pour une même énergie disponible, il vaut mieux que la masse éjectée soit faible

Mais pour un avion, la composition des produits de combustion purs n'a pas beaucoup d'importance, car avec les taux de dilution très élevés des moteurs actuels, il n'y a pratiquement que de l'air dans les gaz éjectés, et ce n'est que l'énergie massique fournie par le carburant qui compte.

il n'y à pratiquement que de l'air dans les gaz éjectés ? quand on sait combien de tonnes de carburant transporte un avion de ligne !!

[titijoy3]

ça y est, ça marche !


https://fr.wikipedia.org/wiki/Essence_synth%C3%A9tique

il y à un passage intéressant sur la captation de carbone aux cheminées de centrales à charbon

[vep]

Titijoy3: A l'avenir, merci d'essayer de regrouper vos messages en un seul en essayant de rédiger.
Le forum n'est pas une messagerie, et les messages courts et successifs ne facilitent pas le développement d'une pensée argumentée, tout en compliquant la lecture pour vos interlocuteurs.

[Anathorn]

Voir ce qu' ils en pensent chez Air Liquide
Ils sont nettement plus optimistes .

ok, mort de rire... l'acteur le PLUS intéressé au monde, l'entreprise qui pourrait faire le plus de bénéfice si l'oxygène arrivait dans les avions , ne cite même pas l'aviation dans le liens que tu donnes !
Fallait peut-être le lire, avant de le donner, non ?

Et justement, ils expliquent tout les obstacles qui sont liés a l'utilisation de l'hydrogène... et que je récapitule au dessus (de façon non exhaustive qui plus est...)

Croyance n' est pas science

tu crois vraiment que j'ai besoin de toi pour savoir ça ?
seulement, la différence, c'est que moi je donne des arguments et j'explique POURQUOI ces arguments me conduisent a considérer l'aviation a hydrogène comme une chimère qui ne verra pas le jour.
Toi tu me balances un lien qui ne prétend pas le contraire, en me traitant de croyant.
d'accord... affaire suivante, le croyant n'est pas celui qu'on pense...

Quand il fera près de 50° en été

et c'est moi que toi aussi tu traites de croyant ?
vous étiez en forme tout les deux dites donc !

La prochaine fois, des contre-arguments svp factuels... merci !

surtout quand il se base sur un argumentaire comme celui là et sans aucun chiffre.

tu veux un chiffre ?
zéro
c'est le nombre de fusées qui ont un propulseur cryogénique qui fonctionne plus d'un jour après le lancement.

Ça te donnera matière a réfléchir sur ce que je dis plus haut...

tu veux des chiffres en voilà :

1 kg d’hydrogène contient 3 fois plus d’énergie qu’1 kg d’essence. Un critère de première importance quand on sait qu’un lanceur spatial doit être le plus léger possible.

https://energies.airliquide.com/fr/m...ons-lhydrogene
mais...

Ainsi, à -252.87°C et à 1,013 bar, l’hydrogène liquide possède une masse volumique de près de 71 kg/m3. À cette pression, on peut stocker 5 kg d’hydrogène dans un réservoir de 75 litres.

les avions vont être, comme les fusées, de magnifique et énormes réservoirs a hydrogène géants.
Donc dans un réservoir de 75 litres de volume, on peut y stocker l'équivalent de 15 litres de kérosène...

cf le lien sur l'image d'Ariane que je met au dessus.
Qui le montre très bien les problèmes d'encombrement du stockage d'hydrogène.

"Je crois", lorsque c'est précédé d'un argumentaire, signifie qu'on donne un sentiment personnel qui découle de cet argumentaire, pas qu'on souhaite fonde une nouvelle religion ni se conformer a une existante.
Je précise parce qu'apparemment cette évidence semble avoir échappé a certains...

A ce jour, l'avion a hydrogène a autant d'avenir que l'avion électrique : une probabilité nulle d'exister de notre vivant au sein d'un concept commercial de masse.

[pm42]

tu veux un chiffre ?
zéro
c'est le nombre de fusées qui ont un propulseur cryogénique qui fonctionne plus d'un jour après le lancement.

Aucun chiffre sur les investissements nécessaires qui étaient une part importante de ton argumentaire. Répondre à coté est significatif.

S'inventer une "croyance" contraire à ce que des experts reconnus pensent, la justifier avec des arguments variés qui changent d'un post à l'autre, ne pas répondre aux objections sauf à coté et expliquer aux contradicteurs qu'il faut "réfléchir" n'est pas convaincant.
Elon Musk est largement meilleur quand il s'agit de vendre du pipeau.

[Anathorn]

Aucun chiffre sur les investissements nécessaires qui étaient une part importante de ton argumentaire.

dis moi : tu as une petite idée de ce que représente le cout de stockage de l'hydrogène a Kourou ?
j'ai pas l'impression non.
un plein d'hydrogène d'ariane, c'est moins de 200 000 euros de cout de matière brute.
Mais la production et le stockage de cet hydrogène représente un tel cout, qu'il n'y a plus qu'arianespace qui continue a utiliser la propulsion cryogénique pour les vols commerciaux, en s'étant posé sérieusement la question de continuer a le faire sur Ariane 6.
Parce que c'est ça justement qui rend Ariane 5 chère sur le marché : la chaine hydrogène !

Mais ils ont gardé le vulcain en l'optimisant un maximum pour qu'il soit le moins couteux a produire (ha oui, on a même pas abordé le cout de la motorisation hydrogène...) grâce a l'impression 3D et parce qu'il leur faut une poussée modulable et réallumable, ce qu'un propulseur a poudre est incapable de faire.

S'inventer une "croyance" contraire à ce que des experts reconnus pensent

Il faut éviter de prendre une brochure marketing d'airbus pour un avis d'expert...
Je "croyais" pourtant que je n'aurais pas a te rappeler ça...

Et quand tu dis que je réponds a coté, je crois rêver : j'expose les obstacles réels et factuels précis qui s'oppose a l'utilisation de l'hydrogène dans le cadre de l'aviation civile commerciale (qui n'a rien a voir avec d'éventuels prototype créés pour faire de la hype).

expliquer aux contradicteurs qu'il faut "réfléchir" n'est pas convaincant.

C'est dommage parce qu'il FAUT réfléchir dans la vie
Seulement il faut le faire a partir de données.
Et moi au moins j'essaye d'en fournir des substantielles, sans prétendre non plus les avoir toutes.

Le résumé, c'est que le croyant, c'est pas celui qui réfute l'interlocuteur et non pas les arguments.
Essayes donc de donner de la matière a ta croyance en l'hydrogène aéronautique plutôt que de tenter de dénigrer celui qui présente des arguments factuels (qu'il ne prétend pas exhaustif ni les meilleurs) pour indiquer les problèmes obstacles majeurs de faisabilité commerciale et donc de mettre en doute ce concept... qui reste a ce jour une croyance.
N'inversons pas les rôles stp, merci...

[Anathorn]

Elon Musk est largement meilleur quand il s'agit de vendre du pipeau.

que moi ?
alors là, j'essaye clairement même pas de m'aligner.
D'autant plus que ça ne m’intéresse pas du tout de "vendre du pipeau"...
Bien que ça fut une partie de ma vie professionnelle de le faire...

Qu'Airbus ?
Ça aussi c'est une évidence, si c'était lui qui avait lancé une news sur l'avion a hydrogène, toute la planète en parlerait et non pas une poignée de gus sur un forum futura.

[pm42]

C'est dommage parce qu'il FAUT réfléchir dans la vie

Oui, on a compris que l'ensemble de l'industrie qui bosse sur l'hydrogène dans l'aviation y compris Airbus n'a jamais réfléchi et qu'il n'y a que toi qui sait parce que ton truc, c'est les fusées et que c'est la même chose que les avions.

D'un autre coté, vu que tu nous as déjà expliqué que les Tesla ne roulaient pas et que les Space X ne décollaient pas, on est sur qu'il y un avenir pour l'avion à hydrogène.
Je ne sais pas si tu es ingénieur mais c'est triste de bosser dans un environnement technique et de passer son temps à dire "cela ne marchera pas".

Cela explique ceci dit pourquoi l'innovation dans le domaine est venue de Space X.