Électrifier les cieux – Quand les VE aériens se manifesteront-ils ?

Les véhicules électriques terrestres sont très à la mode maintenant. Comme nous l’avons déjà partagé, les ventes mondiales de VE ont atteint près de 14 millions l’année dernière, portant le parc automobile électrique mondial à 40 millions en 2023.

Mais qu’en est-il du ciel ? Y a-t-il des progrès réalisés pour les VE aériens ? Eh bien, il y en a, mais ils sont simplement pas encore aussi populaires ou largement adoptés que les VE sur route. 

Avant d’approfondir l’état de leur avancement, voyons d’abord ce qu’ils sont. Les véhicules électriques aériens sont simplement des aéronefs volants 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 publié une norme d’émissions de gaz à effet de serre uniquement pour les aéronefs, il y a maintenant un intérêt croissant pour les VE aériens.

Au lieu d’utiliser des combustibles fossiles, ces aéronefs fonctionnent à l’électricité, ce que Mogale Modisane, représentant du Conseil mondial de l’énergie de l’ONU, note:

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

Les moteurs des VE aériens sont alimentés par des packs de batteries qui permettent “un vol plus silencieux et plus fluide comparé à leurs homologues à combustion”, a ajouté Modisane.

L’avènement de la mobilité aérienne urbaine

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

En ce qui concerne la mobilité aérienne urbaine (UAM), 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 cette décennie. 

Encensés comme abordables, silencieux, sûrs et respectueux de l’environnement, vous pourriez bientôt en voler 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 d’eVTOL. Ici, les Émirats arabes unis et l’Arabie saoudite sont à l’avant-garde du transport aérien du futur. 

Le fabricant américain d’eVTOL Joby a déjà signé un accord avec l’Autorité routière et des transports (RTA) de Dubaï pour lancer des services de taxis aériens d’ici 2026, avec des opérations initiales prévues pour l’année prochaine. Un autre fournisseur américain d’eVTOL, Archer Aviation (ACHR ), a signé un accord avec Abu Dhabi pour commencer les opérations de taxis aériens électriques à travers les Émirats d’ici la fin 2025.

Le fabricant chinois EHang, quant à lui, a déjà réalisé le premier vol de démonstration transportant des passagers du EH216‑S, un aéronef eVTOL sans pilote, à Abu Dhabi plus tôt cette année. 

Selon les experts de McKinsey, d’ici 2030, les entreprises leaders de l’industrie AAM (Advanced Air Mobility) pour les passagers pourraient offrir 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 des États‑Unis (FAA) a publié la semaine dernière des règles finales pour l’exploitation des taxis aériens. La FAA a déclaré que les taxis aériens appartiennent aux opérateurs de la mobilité aérienne avancée (AAM). Ils sont fortement automatisés, alimentés par l’électricité et possèdent des capacités de décollage et d’atterrissage verticaux, a expliqué l’agence.

Également considérés comme des véhicules à ‘levage de puissance’, ils combinent les éléments des avions et des hélicoptères, a indiqué la FAA. Bien qu’ils commenceront par utiliser les itinéraires de voyage et les structures d’atterrissage existants actuellement employés par les hélicoptères, les nouvelles règles permettront aux pilotes de s’entraîner avec un seul ensemble de commandes de vol. 

Les aéronefs à levage motorisé, a déclaré le directeur de la FAA Mike Whitaker, sont « la première nouvelle catégorie d’aéronefs depuis près de 80 ans », et les nouvelles règles ouvriront la porte 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 M$ à Wright Electric ainsi qu’à ses partenaires, dont la NASA, le DOE et le DOD, dans le cadre de son programme Fueling Aviation’s Sustainable Transition (FAST). Grâce à cette subvention, la FAA vise à développer une nouvelle classe de batteries pour les grands aéronefs électriques pouvant accueillir plus de 100 passagers, ce qui représente plus de 90 % des émissions de carbone de l’industrie aérospatiale.

Ouvrir de nouveaux horizons

Alors que la course à la décarbonisation de l’industrie aéronautique s’intensifie, les entreprises travaillent désormais à trouver des moyens de faire fonctionner les avions passagers entièrement à l’électricité.

L’E9X est un aéronef électrique nouvellement conçu, dont la conception a été imaginée par la start‑up aéronautique Elysian et l’Université technologique de Delft aux Pays‑Bas. L’appareil peut accueillir plus de passagers (90) et parcourir une plus grande distance (jusqu’à 500 miles) avec une seule charge que ce que l’on pensait possible auparavant.

Ces estimations sont basées sur une batterie théorique de 360 watt‑heures par kilogramme. En comparaison, les batteries Tesla (TSLA ) ont une densité comprise entre 272 et 296 Wh/kg.

Le poids de la batterie électrique, selon Jayant Mukhopadhaya, chercheur principal au International Council on Clean Transportation (ICCT), constitue la principale contrainte de ces avions, car les batteries commerciales conventionnelles stockent environ 50 fois moins d’énergie par livre que le carburéacteur. En conséquence, pour alimenter un aéronef aussi grand qu’un Boeing 737, il faudrait environ 35 tonnes de batteries.

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

– Simay Akar, membre senior de l’IEEE

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

“Vous ne devez pas supposer qu’un avion électrique aura l’apparence des avions (les plus réussis) d’aujourd’hui.”

– Reynard de Vries, directeur du design 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 portance est générée”.

L’E9X, cependant, n’est pour l’instant qu’un concept et ne décollera pas avant au moins 2033. Cependant, il existe déjà d’autres aéronefs passagers électriques, tels que Aviation Alice, dont le prototype a été testé il y a plusieurs années, à la fin de 2022, avec une date cible de 2027 pour la production complète. L’Eviation Alice, toutefois, est conçue pour transporter seulement neuf passagers et deux membres d’équipage avec une autonomie d’environ 250 miles nautiques. 

Ainsi, il existe des limites évidentes aux avions électriques ; cependant, leur capacité à réduire de façon significative leur empreinte carbone liée au vol est trop importante pour être ignorée. On estime que le passage aux avions électriques peut réduire les émissions de CO₂ jusqu’à 88 %. D’où l’intérêt croissant.

Même le milliardaire de la technologie Elon Musk, déjà impliqué dans la conception, la fabrication et la vente de VE et de dispositifs de stockage d’énergie par batterie, discute du potentiel et de la possibilité d’avions électriques à batterie. Bien que les batteries soient actuellement “trop limitées en autonomie”, Musk estime qu’elles pourraient être viables d’ici environ cinq ans.

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

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

Dans ce contexte, le géant chinois des batteries Contemporary Amperex Technology Co Ltd (CATL) a annoncé avoir fait voler avec succès un avion de 4 tonnes utilisant ses “batteries condensées” ultra‑haute densité, lancées pour la première fois l’année dernière. Les packs de batteries offrent plus du double de la densité énergétique de tout autre sur le marché, à 500 Wh/kg.

Ces batteries condensées ont été conçues spécifiquement pour être de qualité aéronautique, avec la sécurité à l’esprit et pour augmenter l’autonomie des avions propres. L’entreprise s’attend désormais à disposer d’un avion électrique de 8 tonnes avec une autonomie de 1 240 à 1 865 miles d’ici 2027 ou 2028.

La quête de technologies de batteries avancées

Alors que les entreprises ont commencé à transformer le paysage de la mobilité aérienne avancée (AMM) et que le gouvernement a commencé à fournir des règles claires, les chercheurs s’attaquent au plus grand défi et développent de nouvelles batteries pour les VE aériens.

Pour amener un transport plus propre dans le ciel, des chercheurs du Oak Ridge National Laboratory (ORNL) du Département de l’Énergie (DOE) ont développé de nouveaux matériaux à haute densité énergétique afin de comprendre leur détérioration sous des conditions sévères.

Les VE 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 représente une opportunité unique de créer un tout nouveau type de batterie avec des exigences et des capacités très différentes de ce que nous avons vu auparavant.”

– Chercheur principal Ilias Belharouak, Fellow d’entreprise à l’ORNL

L’étude a constaté que les exigences de puissance et de performance des batteries eVTOL affectent négativement leur durabilité et leur longévité. Cela 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 des quantités de puissance différentes selon les 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 des batteries, la durée de vie en cycles et la stabilité à haute température tout en équilibrant le besoin de courtes rafales de haute puissance avec des réserves d’énergie pour des vols à plus longue portée.”

– Belharouak

L’équipe de recherche a développé des batteries 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, conservant davantage de capacité pendant les phases nécessitant le plus de puissance. L’équipe travaille actuellement à améliorer davantage l’électrolyte et d’autres composants de la batterie.

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

L’étude indique qu’après environ 1 000 heures de vol, l’avion électrique dépasse 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 futur des batteries sera une étape majeure pour réduire les impacts du cycle de vie des avions électriques.

Le principal auteur de l’étude, Rickard Arvidsson, a souligné le développement constant des batteries lithium‑ion et les nouvelles technologies de batteries comme les batteries lithium‑soufre, qui sont encore à un stade précoce de développement, pour améliorer la performance environnementale des avions électriques et les rendre préférables aux avions à carburant fossile.

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

Entreprises travaillant à rendre les VE aériens une réalité

Nous allons maintenant examiner quelques noms importants du secteur qui ont travaillé à faire progresser ce domaine, qui, selon l’analyse de McKinsey d’octobre 2024, connaît un ralentissement du financement déclaré.

Le financement a diminué depuis son pic en 2021 à 6,8 milliards d’euros. Ce financement est tombé à 3,9 milliards d’euros en 2023, ce qui devrait être similaire pour cette année. La baisse “arrive à un moment particulièrement difficile” car la majorité des entreprises doivent encore achever le “développement, le prototypage et les tests nécessaires à la certification de type”, ce qui nécessite 1 à 2 milliards d’euros.

Cet environnement a déjà commencé à affecter les entreprises. Alors, examinons de plus près ces entreprises ;

1. Joby Aviation (JOBY )

L’entreprise d’une capitalisation boursière de 3,78 milliards de dollars développe des taxis aériens électriques conçus pour le service commercial de passagers. Leur aéronef peut transporter un pilote et jusqu’à quatre passagers, avec une portée maximale d’environ 100 miles et des vitesses allant jusqu’à 200 mph. Joby a déjà effectué de nombreux tests en vol, couvrant plus de 30 000 miles, et est maintenant en train d’établir une installation de fabrication pour produire ces aéronefs à Dayton, Ohio.

Ses actions, au moment de la rédaction, se négocient à 5,27 $, en baisse de 2,75 % depuis le début de l’année. Elle affiche un BPA (TTM) de -0,49 et un PER (TTM) de -10,85. Pour le deuxième trimestre, elle a déclaré une perte nette de 123 millions de dollars tout en disposant de 825 millions de dollars en liquidités et placements à court terme. L’entreprise vise à obtenir un certificat de type d’ici la fin de l’année prochaine, ce qui représente 37 % du processus de certification FAA de stade quatre.

L’entreprise, 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 principal actionnaire externe de Joby Aviation, a annoncé un autre investissement de 500 millions de dollars pour soutenir la certification de son taxi électrique et sa production commerciale.

2. Archer Aviation (ACHR ) 

L’entreprise d’une capitalisation boursière de 1,2 milliard de dollars, Archer, se concentre sur la mobilité aérienne urbaine et développe un taxi aérien électrique appelé Maker. L’entreprise construit actuellement une installation en Géorgie pour soutenir la production de ses eVTOL Midnight.

Actuellement, ses actions se négocient à 3,41 $, en baisse de 44,45 % depuis le début de l’année. Elle affiche un BPA (TTM) de -1,2 et un PER (TTM) de -2,78.

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

3. Lilium (LILM ) 

Cette entreprise d’une capitalisation boursière de 88 millions de dollars développe un jet eVTOL utilisant une technologie innovante de poussée vectorielle électrique à conduit. Elle a réalisé des progrès significatifs, dont l’assemblage de son système de propulsion électrique, et vise un déploiement commercial, avec des vols initiaux prévus dans les années à venir.

Ses actions se négocient actuellement à 0,1391 $, en baisse de 88,41 % depuis le début de l’année. Elle affiche un BPA (TTM) de -0,16 et un PER (TTM) de -0,88. Dans sa lettre aux actionnaires du premier trimestre 2024, Lilium a noté l’avancement de la production de ses premiers jets Lilium, le démarrage de la production des packs de batteries, et un pipeline de commandes commerciales dépassant 780 aéronefs.

Récemment, la garantie de prêt de 50 millions de dollars de l’entreprise allemande a été rejetée par le gouvernement fédéral. Par la suite, la société de taxis aériens a indiqué 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 l’incapacité à lever des fonds supplémentaires suffisants pour poursuivre leurs activités.

4. Vertical Aerospace (EVTL ) 

Avec une capitalisation boursière de 109,67 millions de dollars, Vertical Aerospace travaille sur l’aéronef eVTOL VA‑X4, qui est conçu pour les services de taxis aériens. L’entreprise se concentre sur l’obtention de la certification et a réalisé des avancées dans son programme de tests.

Ses actions, au moment de la rédaction, se négocient à 5,74 $, en baisse de 16,57 % depuis le début de l’année. Elle affiche un BPA (TTM) de -4,23 et un PER (TTM) de -1,36. Le mois dernier, l’entreprise a annoncé un fractionnement d’actions à l’envers de 1 pour 10 afin d’augmenter le prix de l’action.

Au 30 juin 2024, l’entreprise a déclaré disposer de 84 millions de dollars en liquidités et équivalents de liquidités. Pour le premier semestre de l’année, Vertical a enregistré une perte d’exploitation de 25 millions de dollars et a reçu une subvention de 10 millions de dollars du gouvernement britannique du Aerospace Technology Institute (ATI) pour le développement de son propulseur de prochaine génération.

5. Surf Air Mobility (SRFM )

Il s’agit d’une entreprise de 24,53 millions de dollars qui exploite des services de vol traditionnels en plus de développer une version électrifiée du Cessna Grand Caravan et prévoit d’incorporer des motorisations électriques et hybrides‑électriques dans sa flotte.

Ses actions sont en baisse de 83,96 % depuis le début de l’année, se négociant à 1,74 $. Elle affiche un BPA (TTM) de -88,16 et un PER (TTM) de -0,02. En août, Surf Air Mobility a annoncé un fractionnement d’actions à l’envers de 1 pour 7.

Pour le deuxième trimestre 2024, elle a publié 32,4 millions de dollars de revenus et une perte d’EBITDA ajustée de 11,8 millions de dollars. La perte nette, quant à elle, était de 27 millions de dollars, incluant les investissements en R&D pour l’électrification et la technologie logicielle, la rémunération en actions et les coûts de transaction.

Conclusion

Ainsi, comme nous l’avons vu, les véhicules électriques aériens (VE) progressent rapidement, nous rapprochant d’une ère de l’aviation plus propre, plus silencieuse et plus efficace. 

Bien que des défis subsistent, 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 VE aériens peuvent également jouer un rôle pivot dans la réduction des émissions de carbone et la transformation du transport aérien pour un avenir plus durable.

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