Électrifier les cieux – Quand les véhicules électriques aériens se manifesteront-ils ?

Les véhicules électriques terrestres sont actuellement à la mode. Comme nous l’avons partagé précédemment, les ventes mondiales de véhicules électriques ont atteint près de 14 millions l’an dernier, portant la flotte électrique mondiale à 40 millions en 2023.

Mais qu’en est-il des cieux ? Y a-t-il des progrès réalisés pour les véhicules électriques aériens ? Eh bien, il y en a, mais ils ne sont simplement pas encore aussi populaires ou largement adoptés que les véhicules électriques terrestres.

Avant de plonger dans l’état de leur avancement, voyons d’abord ce qu’ils sont. Les véhicules électriques aériens sont simplement des aéronefs qui utilisent l’énergie électrique. Ils comprennent à la fois des véhicules aériens pilotés et non pilotés, qui décollent et atterrissent verticalement.

Étant donné que l’aviation est responsable de 3,5% du changement climatique et qu’en 2021, l’Environmental Protection Agency (EPA) a émis une norme d’émission de gaz à effet de serre spécifiquement pour les avions, il y a maintenant un intérêt croissant pour les véhicules électriques aériens.

Au lieu d’utiliser des combustibles fossiles, ces aéronefs fonctionnent à l’électricité, ce qui, selon Mogale Modisane, un représentant du Conseil mondial de l’énergie des Nations Unies,

“ne rend pas seulement l’aviation plus durable, mais réduit également considérablement la pollution sonore et les émissions de carbone produites par les avions.”

Les moteurs des véhicules électriques aériens sont alimentés par des batteries qui permettent “un trajet plus silencieux et plus fluide par rapport à leurs homologues à combustion”, a ajouté Modisane.

L’avènement de la mobilité aérienne urbaine

L’un des exemples principaux de ce nouveau mode de transport aérien est l’eVTOL, qui est un aéronef à décollage et atterrissage verticaux électriques. Donc, ce ne sont pas vraiment des avions ; plutôt, ils peuvent aller des drones de livraison aux taxis aériens urbains.

Lorsqu’il s’agit de mobilité aérienne urbaine (MAU), ces aéronefs électriques font partie des innovations qui sont très proches de devenir une réalité. Il est prévu que des milliers d’eVTOL pourraient voler d’ici la fin de la décennie.

Salués comme abordables, silencieux, sûrs et respectueux de l’environnement, vous pourriez bientôt voler dans l’un d’eux, dans les prochaines années , en fait .

Le Moyen-Orient, en particulier, devient l’une des régions à la croissance la plus rapide pour les opérations e-VTOL. Ici, les Émirats arabes unis et l’Arabie saoudite sont à la pointe du transport aérien de demain.

Le fabricant américain d’e-VTOL Joby a déjà signé un accord avec l’Autorité des routes et des transports (RTA) de Dubaï pour lancer des services de taxi aérien d’ici 2026, avec des opérations initiales qui devraient commencer l’année prochaine. Un autre fournisseur américain d’avions eVTOL, Archer Aviation (ACHR ), a signé un accord avec Abou Dabi pour commencer les opérations de taxi aérien électrique à travers les Émirats d’ici la fin de 2025.

Le fabricant chinois EHang, quant à lui, a déjà réalisé le premier vol de démonstration de passagers de l’EH216-S, un aéronef e-VTOL sans pilote, à Abou Dabi plus tôt cette année.

Selon les experts de McKinsey, d’ici 2030, les principales entreprises de l’industrie AAM pour passagers pourraient proposer beaucoup plus de vols quotidiens, qui seront plus courts et avec moins de passagers à bord, que les plus grandes compagnies aériennes du monde.

Dans ce contexte, l’Administration fédérale de l’aviation (FAA) a émis des règles finales la semaine dernière pour l’exploitation de taxis aériens. La FAA a déclaré que les taxis aériens appartiennent aux avions de mobilité aérienne avancée (AAM). Ils sont hautement automatisés, alimentés par l’électricité et ont des capacités de décollage et d’atterrissage verticaux, a expliqué l’agence.

Considérés également comme des véhicules « power-lift », ils ont les éléments à la fois des avions et des hélicoptères, a indiqué la FAA. Alors qu’ils commenceront par utiliser les trajets de voyage et les structures d’atterrissage actuellement utilisées par les hélicoptères, les nouvelles règles permettront aux pilotes de s’entraîner avec un seul ensemble de commandes de vol.

Les aéronefs à sustentation, l’administrateur de la FAA Mike Whitaker a déclaré, sont « la première nouvelle catégorie d’aéronefs en près de 80 ans », et les nouvelles règles ouvriront la voie au soutien de leurs opérations AAM généralisées aux États-Unis.

Pour faire progresser ce secteur, le mois dernier, la FAA a accordé une subvention de 3,34 millions de dollars à Wright Electric ainsi qu’à ses partenaires, dont la NASA, le DOE et le DOD, dans le cadre de son programme de transition durable de l’aviation (FAST). Grâce à cette subvention, la FAA vise à développer une nouvelle classe de batteries pour les grands aéronefs électriques pouvant accueillir 100 passagers ou plus, ce qui représente plus de 90 % des émissions de carbone de l’industrie aérospatiale.

Ouvrir de nouveaux horizons

Alors que la course pour décarboniser l’industrie de l’aviation s’intensifie, les entreprises travaillent maintenant à trouver des moyens de faire voler les avions de ligne entièrement à l’énergie électrique.

L’E9X est un nouvel avion électrique conçu, dont la conception a été conceptualisée par le startup aéronautique Elysian et l’Université de technologie de Delft aux Pays-Bas. L’avion peut transporter plus de passagers (90) et voler plus loin (jusqu’à 800 kilomètres) sur une seule charge que ce qui était considéré comme possible auparavant.

Ces estimations s’appuient sur un pack de batteries théorique de 360 watt-heures par kilogramme. En revanche, les batteries Tesla (TSLA ) ont une densité de 272 à 296 Wh/kg.

Le poids de la batterie électrique, selon Jayant Mukhopadhaya, un chercheur senior au Conseil international des transports propres (ICCT), est la principale contrainte de ces avions, car les batteries commerciales conventionnelles stockent environ 50 fois moins d’énergie par livre que le carburant d’aviation. Par conséquent, pour alimenter un avion de la taille d’un Boeing 737, nous aurions besoin d’environ 35 tonnes de batteries.

“La technologie de batterie à haute densité est l’un des défis actuels, car la mise à l’échelle de la production et l’amélioration de la densité restent cruciales pour une adoption généralisée.”

– Simay Akar, membre senior de l’IEEE

Bien que la batterie soit la principale préoccupation, la conception est également critique. Ainsi, les ailes de l’avion E9X sont extrêmement grandes par rapport au corps de l’avion, ce qui augmente son efficacité aérodynamique.

“Vous ne devriez pas supposer qu’un avion électrique va ressembler aux avions les plus réussis d’aujourd’hui.”

– Reynard de Vries, directeur de la conception et de l’ingénierie chez Elysian

De plus, les batteries ne seront pas placées dans le fuselage, mais plutôt dans les ailes, car elles représentent une grande partie du poids de l’avion, et le poids doit être placé “là où la sustentation est générée”.

L’E9X, cependant, n’est pour l’instant qu’un concept et ne volera pas avant au moins 2033. Cependant, il existe déjà d’autres avions de ligne électriques, tels que l’Aviation Alice, dont le prototype a été testé il y a quelques années, fin 2022, avec une date cible de 2027 pour la production complète. L’Aviation Alice, cependant, est conçue pour transporter seulement neuf passagers et deux membres d’équipage, avec une portée d’environ 460 kilomètres nautiques.

Il y a donc des limites claires aux avions électriques ; cependant, leur capacité à réduire considérablement leur empreinte carbone lors du vol est trop importante pour être ignorée. Il est estimé que le passage à des avions électriques peut réduire les émissions de CO2 de jusqu’à 88 %. D’où l’intérêt croissant.

Même le milliardaire de la technologie Elon Musk, qui est déjà impliqué dans la conception, la fabrication et la vente de véhicules électriques et de dispositifs de stockage d’énergie par batterie, discute du potentiel et de la possibilité d’avions électriques à batterie. Alors que les batteries sont actuellement “trop limitées en termes de portée”, Musk pense qu’elles pourraient être viables dans environ cinq ans.

Pour cela, la densité énergétique des batteries doit s’améliorer, qui est actuellement en retard par rapport à celle du carburant d’aviation. Musk a ajouté :

“Cependant, les moteurs électriques pèsent beaucoup moins et convertissent l’énergie stockée en mouvement mieux que les moteurs à combustion.”

Pendant ce temps, le géant chinois de la batterie Contemporary Amperex Technology Co Ltd (CATL) a annoncé qu’il a réussi à faire voler un avion de 4 tonnes à l’aide de ses batteries “condensées” à ultra-haute densité, qui ont été lancées pour la première fois l’année dernière. Les packs de batteries stockent plus du double de la densité énergétique de n’importe quel autre sur le marché à 500 Wh/kg.

Ces batteries condensées ont été conçues spécifiquement pour être de niveau aéronautique avec la sécurité à l’esprit et pour améliorer la portée des avions propres. La société prévoit maintenant d’avoir un avion électrique de 8 tonnes avec une portée de 2 000 à 3 000 kilomètres en exploitation d’ici 2027 ou 2028.

La quête de la technologie de batterie avancée

Alors que les entreprises commencent à changer le paysage de la mobilité aérienne avancée (AMM) et que le gouvernement commence à fournir des règles claires, les chercheurs s’attaquent au plus grand défi et développent de nouvelles batteries pour les véhicules électriques aériens.

Pour amener un transport plus propre dans les cieux, les chercheurs du Laboratoire national Oak Ridge (ORNL) du Département de l’énergie (DOE) ont développé de nouveaux matériaux à haute densité énergétique pour comprendre leur dégradation lorsqu’ils sont soumis à des conditions sévères.

Les véhicules électriques aériens ne sont pas seulement des voitures volantes. Ainsi, les chercheurs ont conclu que nous ne pouvons pas adapter les batteries de voitures électriques pour les utiliser dans les eVTOL, bien que cela ait été l’approche dominante jusqu’à présent.

“Le programme eVTOL présente une opportunité unique de créer un tout nouveau type de batterie avec des exigences et des capacités très différentes de celles que nous avons vues auparavant.”

– Le chercheur principal Ilias Belharouak, un membre corporatif de l’ORNL

L’étude a constaté que les exigences de puissance et de performance des batteries eVTOL ont un impact négatif sur leur durabilité et leur longévité. Ceci est dû au fait que tandis que les batteries de voitures électriques se déchargent à un rythme uniforme, les batteries utilisées dans les eVTOL nécessitent différentes quantités de puissance pour leurs différentes phases de vol comme la montée, la suspension et la descente.

“Cela nous oblige à répondre à des questions sur l’interaction entre la sécurité de la batterie, la durée de vie des cycles et la stabilité à haute température tout en équilibrant le besoin de courtes périodes de puissance élevée avec des réserves d’énergie pour les vols à plus longue distance.”

– Belharouak

L’équipe de recherche a développé des batteries au lithium-ion, puis les a testées pour les phases de montée des eVTOL. Ils ont également testé un nouvel électrolyte développé par l’ORNL, qui a mieux performé, en conservant plus de capacité pendant les phases nécessitant le plus de puissance. L’équipe travaille actuellement à l’amélioration de l’électrolyte et d’autres composants de la batterie.

Plus tôt cette année, des chercheurs de l’Université de technologie de Chalmers ont rapporté leur première évaluation du cycle de vie d’un avion électrique à deux places disponible commercialement, le Pipistrel Alpha Electro, et l’ont comparé à sa version à carburant fossile.

L’étude a indiqué qu’il s’agit d’après environ 1 000 heures de vol que l’avion électrique prend le dessus sur l’avion à carburant fossile en termes d’impact climatique réduit. La durée de vie estimée de l’avion, quant à elle, est d’au moins 4 000 heures.

Selon l’étude, le développement ultérieur des batteries sera un grand pas vers la réduction de l’impact du cycle de vie des avions électriques.

L’auteur principal de l’étude, Rickard Arvidsson, a souligné le développement constant des batteries au lithium-ion et de nouvelles technologies de batteries comme les batteries lithium-soufre, qui sont encore en phase de développement, pour améliorer les performances environnementales des avions électriques et les rendre préférables aux avions à carburant fossile.

Impulsés par le rôle crucial que jouent les batteries et le nombre croissant de livraisons d’avions commerciaux et militaires, la taille du marché des batteries d’avion devrait passer de 4,26 milliards de dollars en 2023 à 11,9 milliards de dollars d’ici 2031. Et à mesure que les véhicules électriques aériens gagnent en importance, cette taille de marché devrait encore augmenter.

Les entreprises qui travaillent pour rendre les véhicules électriques aériens une réalité

Maintenant, nous allons jeter un coup d’œil à certaines entreprises éminentes dans le secteur qui ont travaillé à faire progresser ce domaine, qui, selon l’analyse d’octobre 2024 de McKinsey, a connu un ralentissement du financement déclaré.

Le financement a diminué depuis qu’il a atteint un sommet en 2021 à 6,8 milliards d’euros. Ce financement a baissé à 3,9 milliards d’euros en 2023, ce qui devrait être similaire pour cette année. La baisse “survient à un moment particulièrement mauvais” puisque la majorité des entreprises ont encore besoin de compléter le “développement, la création de prototypes et les tests nécessaires pour la certification de type”, ce qui nécessite 1 à 2 milliards d’euros.

Cet environnement a déjà commencé à affecter les entreprises. Alors, plongeons plus profondément dans ces entreprises ;

1. Joby Aviation (JOBY )

La société de 3,78 milliards de dollars de capitalisation développe des taxis aériens électriques conçus pour le service de passagers commercial. Leurs aéronefs peuvent transporter un pilote et jusqu’à quatre passagers, avec une portée maximale d’environ 160 kilomètres et des vitesses allant jusqu’à 320 kilomètres par heure. Joby a déjà effectué des tests de vol étendus, couvrant plus de 48 000 kilomètres, et est maintenant en train d’établir une usine de fabrication pour produire ces aéronefs à Dayton, dans l’Ohio.

Ses actions, au moment de la rédaction, ont été négociées à 5,27 dollars, en baisse de 2,75 % depuis le début de l’année. Il a un BPA (TTM) de -0,49 et un P/E (TTM) de -10,85. Pour le deuxième trimestre, il a rapporté une perte nette de 123 millions de dollars, alors qu’il disposait de 825 millions de dollars en liquidités et en investissements à court terme. La société vise à obtenir un certificat de type d’ici la fin de l’année prochaine, ce qui représente 37 % de l’étape quatre du processus de certification de la FAA.

La société, qui a des partenariats avec Uber et Delta, a récemment lancé une offre publique pour vendre jusqu’à 200 millions de dollars de ses actions ordinaires. Plus tôt ce mois-ci, Toyota, le plus grand actionnaire extérieur de Joby Aviation, a annoncé un autre investissement de 500 millions de dollars pour soutenir la certification et la production commerciale de son taxi électrique.

2. Archer Aviation (ACHR )

La société Archer de 1,2 milliard de dollars de capitalisation se concentre sur la mobilité aérienne urbaine et construit un taxi aérien électrique appelé Maker. La société est actuellement en train de construire une usine en Géorgie pour soutenir la production de ses eVTOL Midnight.

Actuellement, ses actions sont négociées à 3,41 dollar, en baisse de 44,45 % depuis le début de l’année. Il a un BPA (TTM) de -1,2 et un P/E (TTM) de -2,78.

Pour le 2e trimestre 2024, le PDG Adam Goldstein a noté que son carnet de commandes indicatif s’élève à près de 6 milliards de dollars, tandis que ses dépenses d’exploitation étaient de 121,2 millions de dollars et sa perte nette de 106,9 millions de dollars. La trésorerie et les équivalents de trésorerie pour le trimestre se sont élevés à 360,4 millions de dollars. Au début de la deuxième moitié de 2024, Stellantis, la société mère de Chrysler, a déclaré qu’elle investirait 55 millions de dollars supplémentaires dans Archer Aviation.

3. Lilium (LILM )

Cette société de 88 millions de dollars de capitalisation développe un jet eVTOL en utilisant une technologie de poussée électrique vectorielle innovante. Ils ont réalisé des progrès importants, notamment l’assemblage de leur système de propulsion électrique, et visent le déploiement commercial, avec des vols initiaux prévus dans les prochaines années.

Ses actions sont actuellement négociées à 0,1391 dollar, en baisse de 88,41 % depuis le début de l’année. Il a un BPA (TTM) de -0,16 et un P/E (TTM) de -0,88. Dans sa lettre aux actionnaires du premier trimestre 2024, Lilium a noté qu’il a fait progresser la production de ses premiers jets Lilium, a commencé la production de packs de batteries et que sa commande commerciale s’est élevée à plus de 780 appareils.

Récemment, la société allemande de taxi aérien a vu son prêt garanti de 50 millions de dollars rejeté par le gouvernement fédéral. Suite à cela, la société a déclaré dans un dépôt la semaine dernière que ses deux principales filiales, Lilium GmbH et Lilium eAircraft GmbH, déposeront le bilan dans les prochains jours en raison de leur incapacité à lever des fonds suffisants pour poursuivre leurs activités.

4. Vertical Aerospace (EVTL )

Avec une capitalisation de 109,67 millions de dollars, Vertical Aerospace travaille sur l’avion eVTOL VA-X4, qui est conçu pour les services de taxi aérien. La société se concentre sur l’obtention de la certification et a réalisé des progrès dans son programme de tests.

Ses actions, au moment de la rédaction, ont été négociées à 5,74 dollars, en baisse de 16,57 % depuis le début de l’année. Il a un BPA (TTM) de -4,23 et un P/E (TTM) de -1,36. Le mois dernier, la société a annoncé un regroupement d’actions à 1 pour 10 pour augmenter le prix de l’action.

Au 30 juin 2024, la société a rapporté des liquidités et des équivalents de trésorerie de 84 millions de dollars. Pour le premier semestre de l’année, Vertical a enregistré une perte d’exploitation de 25 millions de dollars et a été octroyé une subvention de 10 millions de dollars du gouvernement britannique de l’Institut de technologie aérospatiale (ATI) pour le développement de sa prochaine génération d’hélice.

5. Surf Air Mobility (SRFM )

Cette société de 24,53 millions de dollars de capitalisation exploite des services de vol traditionnels en plus de développer une version électrifiée du Cessna Grand Caravan et prévoit d’intégrer des trains de propulsion électriques et hybrides-electriques dans sa flotte.

Ses actions sont en baisse de 83,96 % depuis le début de l’année, avec un cours de 1,74 dollar. Il a un BPA (TTM) de -88,16 et un P/E (TTM) de -0,02. En août, Surf Air Mobility a annoncé un regroupement d’actions à 1 pour 7.

Pour le 2e trimestre 2024, elle a publié un chiffre d’affaires de 32,4 millions de dollars et une perte d’EBITDA ajustée de 11,8 millions de dollars. La perte nette, quant à elle, s’est élevée à 27 millions de dollars, ce qui incluait des investissements dans la R&D pour l’électrification et la technologie logicielle, la rémunération basée sur des actions et les coûts de transaction.

Conclusion

Donc, comme nous l’avons vu, les véhicules électriques aériens (VEA) progressent rapidement, nous rapprochant d’une ère plus propre, plus silencieuse et plus efficace de l’aviation. Des eVTOL dans la mobilité aérienne urbaine aux avions de ligne électriques expérimentaux, ces développements montrent le potentiel de l’électrification dans les cieux.

Alors que des défis persistent, tels que la densité des batteries et la conception des aéronefs, les innovations des chercheurs et des entreprises suggèrent que l’aviation électrique pourrait bientôt devenir une partie intégrante du transport. Et à mesure que les gouvernements et les industries travaillent ensemble pour répondre aux préoccupations climatiques, les véhicules électriques aériens peuvent également jouer un rôle crucial dans la réduction des émissions de carbone et la transformation du transport aérien pour un avenir plus durable.

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