Need For Speed

Où en est notre recherche de vitesse ? Depuis le fin fond du temps, nous avons toujours eu soif de vitesse et de découverte, et avons développé chemin faisant des moyens de l'assouvir. Des courses de chars de la Rome antique aux noms de personnages de dessins animés tels que "Speedy Gonzales", la vitesse a toujours été une obsession.

En y réfléchissant, je pense qu'un cap a été franchi avec la révolution industrielle. L'invention du moteur à vapeur et la fusée de Stephenson ont préparé le terrain et nous sommes entrés dans la course. Les choses n'ont pas traîné, le moteur à combustion est arrivé et, avec lui, l’exploitation des combustibles fossiles qui a donné naissance aux produits pétrochimiques et … bingo ! Bienvenue dans le monde des voitures, des avions, des camions et des trains.

Nous en sommes-nous arrêtés là ? Non, nous n'avons même pas pris le temps de reprendre haleine. En fait, nous avons couru de plus belle pour développer le diesel, le kérosène et les propergols, de quoi être vraiment à la hauteur des enjeux et tenter d'atteindre des vitesses folles dépassant 28 650 km/h pour sortir de l'atmosphère terrestre !

Oui, mais à quel prix ?

Toutes ces innovations témoignent des esprits et des capacités de nos ingénieurs, mais sur le long terme, quel a été le coût de ce progrès ? (et je ne parle pas de la valeur monétaire, qui serait hallucinante).

Pour commencer, nous avons dilapidé les réserves de combustibles fossiles de la Terre. Or, ces réserves ne sont pas illimitées et, dans pas si longtemps, dans un futur très proche, nous allons les épuiser.

Il y a ensuite les émissions que nous générons en brûlant des combustibles fossiles. Saviez-vous qu'en plus d'être un des principaux contributeurs au réchauffement mondial et au changement climatique, les transports sont à eux seuls responsables de près d'un cinquième de toutes les émissions de CO2 dans le monde ? Dur à croire, n'est-ce pas ? Mais quand nous montons dans notre voiture, nous contribuons à 39 % de ces émissions.

Ajoutez à cela les polluants dangereux, qui sont rejetés dans l'environnement tels que le benzène, le mercure mortel, les pluies acides et le monoxyde de carbone, pour n'en citer que quelques-uns, et qui ont tous une influence sur la santé des gens, et vous aurez une idée du montant des coûts réels.

Donc, avec toute la technologie actuelle, il doit sûrement y avoir une autre manière, plus soutenable, d'alimenter nos moyens de transport et notre besoin de vitesse ?

Commençons par le plus simple

Un des choix les plus évidents et incroyablement populaire a été l'essor des véhicules électriques (VE). Rien qu'au Royaume-Uni, le gouvernement s'est engagé dès 2020 à ne plus fabriquer de nouveaux véhicules à essence ou diesel à l'horizon 2030, et à offrir des voitures et des fourgons neufs zéro-émissions d'ici 2035**^[4]**.

Eh bien, le problème est résolu, je vous entends pleurer... mais il y a encore des défis à prendre à bras-le-corps avant que nous puissions tous respirer sans gêne (littéralement). Par exemple, est-ce que tout le monde a facilement accès à des bornes de recharge de VE ? Il faut une infrastructure de recharge impressionnante pour satisfaire les besoins d'un pays. Plus de 2 milliards de livres sterling ont déjà été dépensés au Royaume-Uni pour soutenir les véhicules zéro-émissions, la stratégie étant de mettre en place un réseau de recharge de VE comptant 300 000 bornes de recharge publiques d'ici 2030.

Maintenant, avant de tous vous précipiter pour brancher un VE neuf, posez-vous ces questions : le réseau électrique britannique peut-il supporter une infrastructure VE ? Et, plus important encore, quelle source d'électricité alimentera ces points de recharge, quel en est le degré de durabilité ?

Eh bien, la bonne nouvelle est que le réseau électrique du Royaume-Uni est conçu pour gérer les pics et les baisses de demande énergétique au long de la journée et de l'année, et a une capacité de réserve suffisante pour absorber facilement la hausse de la demande qui accompagnera l'essor des VE, en particulier parce que la plupart seront rechargés la nuit, quand la demande sera au plus bas.

Concernant le développement durable, il y a encore du pain sur la planche. Si nous examinons le rapport UK Energy in Brief 2022, nous apprenons que 45 % de l'électricité du Royaume-Uni en 2021 étaient encore générés par des sources traditionnelles, non durables, de gaz, de pétrole et de charbon, contre 39 % à partir d'énergie hydraulique, éolienne ou solaire, plus durables. Si la principale source d'énergie permettant de générer de l'électricité reste de brûler des combustibles fossiles, les VE sont-ils aussi durables que nous le pensons ? Et cela sans même enquêter sur le côté matériel des choses, par exemple sur l'exploitation minière du lithium pour les batteries !

Cependant, tout compte fait, les VE peuvent être jusqu'à 70 % plus écoénergétiques que leurs homologues diesel et essence. En fait, les voitures diesel se mettent en quatre pour atteindre un rendement de carburant de 40 %, tandis que les moteurs à combustion gaspillent ou perdent 50 % de l'énergie de leur carburant. Et ce n'est pas tout, les VE sont bien meilleurs pour l'environnement, car ils émettent moins de polluants atmosphériques toxiques et de gaz à effet de serre. Une recherche effectuée par l'Agence européenne pour l'énergie a conclu que même si l'on prenait en compte la manière dont l’électricité est générée, les émissions de carbone des VE seraient de jusqu'à 30 % inférieures à celles des véhicules essence ou diesel.

Et la vitesse dans tout ça ? Ne sous-estimons pas nos alternatives électriques, il y a plein de modèles qui peuvent clouer sur place leurs homologues essence ou diesel, de la Porsche Taycan qui atteint 199 km//h en 2,4 secondes et une vitesse maximale de 260 km/h, en passant par la Rimac Nevera qui monte à 100 km/h en 1,74 secondes et pointe à 412 km/h. C'est extrême, mais cela a le mérite d'être clair !

Toujours plus haut, toujours plus loin !

Nous ne pouvons pas parler maintenant de l'obsession que nourrit l'homme vis-à-vis du mouvement sans nous tourner vers le ciel et parler d'aviation. Comment nettoyer le ciel ?

L'industrie de l'aviation elle-même est confrontée à un défi pour atteindre zéro net émissions de carbone d’ici 2050. Pour cela, elle doit s'intéresser aux carburants d'aviation durables (les CAD). En adoptant des CAD, tels que des huiles usées ou des graisses, les émissions en vol pourraient être réduites d'au moins 80 %, selon l'International Air Transport Association. Je sais ! Un vol à l'huile à frire usagée, qui l'aurait cru ? Mais, les CAD peuvent être créés à partir de toute une gamme de sources vertes, par exemple des résidus agricoles et du carbone capturé directement dans l'air. Les seules choses qui en freinent l'adoption sont les coûts de production élevés et la faible disponibilité des CAD.

Quelles sont les autres options à prendre en compte ?

Dans notre podcast DesignSpark, nous échangeons avec Cranfield Aerospace Solutions, qui est en train de transformer un avion pour le faire passer des combustibles fossiles à la technologie des piles à combustible à l'hydrogène.

Cette technologie produit zéro émissions de CO2, a 1/10e de densité énergétique dans ses batteries par rapport aux carburants d'avion conventionnels et est moins chère. En bref, ils construisent le premier avion fonctionnant à l’hydrogène sans émission de CO2 et complètement certifié.

En écoutant ce podcast, vous entendrez parler du "Projet Fresson" et de comment ceux qui le portent ont terminé la phase de conception du démonstrateur de vol et ont commencé des essais poussés et la phase de fabrication.

Découvrons les défis qu'ils doivent relever en préparant le système pour l'adapter à l'avion, parce que fonctionner à l'hydrogène requiert beaucoup de place. Ce qui est ironique c'est que alors que c'est l'élément le plus léger que l'homme connaisse, il faut beaucoup de matériaux pour le maintenir confiné, car il cherche à s'échapper à travers tout, comme un gaz. Ce qu'ils ont réussi à faire pour contenir le système est incroyable et unique : ils ont installé une pile à combustible à l'hydrogène (HFC) dimensionnée pour produire 110 % du moteur qu'elle remplace, ce qui en fait le système HFC le plus dense en volume actuellement sur la surface du globe, une prouesse dont ils sont tous fiers.

Ils parlent du futur et de comment leur modèle est évolutif, les challenges qu'il amène et leur excitation à l'idée d'avoir le premier service commercial certifié, avec des passagers et des services de fret payants à l'horizon, le tout fonctionnant à l'hydrogène. Surtout ne passez pas à côté, c'est vraiment la troisième révolution de l'aviation. Écoutez le podcast maintenant !

Bien sûr, tous les polluants ne sont pas des émissions invisibles. L'homme est aussi coupable d'être à l'origine de décharges sauvages dans le dos de la technologie, ce qui crée de nouveaux défis liés au nettoyage.

C'est devenu vraiment évident dans le cas des ordures ou des débris spatiaux. Comment nettoyer les jusqu'à 8000 tonnes de débris divers qui se sont accumulées dans notre orbite ? Qu'est ce que c'est ? En fait, il s'agit de déchets d'origine humaine que nous ne pouvons plus contrôler. Leur taille varie, cela va d'un satellite hors d'usage pesant 4,5 tonnes à un tournevis tombé lors d'une réparation de la station spatiale, en passant par de l'urine congelée ! Et c'est dangereux… tous ces objets voyagent à des vitesses atteignant 7 km par seconde (imaginez faire les 800 km qui sépare Marseille de Paris en moins d'une minute) et causent des explosions en cas d'impact.

Vous me demanderez est-ce vraiment un problème ? Après tout ils sont loin dans le ciel et pas sur notre route ?

C'est faux, il est important que notre orbite reste libre pour protéger nos vies techniques et nous permettre de rester connectés. Qu'il s'agisse de consulter le GPS de notre véhicule, de regarder la TV ou de nous servir de nos téléphones portables, nous dépendons des satellites. C'est pour cela que l’Agence spatiale européenne a conçu le programme Clean Space, pour aider à nettoyer l’espace et à développer des idées de techniques pour l'espace.

Vous pouvez découvrir tous les challenges que ses équipes doivent relever dans notre podcastavec la Responsable du programme Clean Space – C'est passionnant !

Quand nous parlons de l'espace, nous ne perderons jamais l'obsession d'aller plus vite et plus loin, la question pour le futur est : pouvons-nous le faire de manière plus écologique ?