Décollage électrique avec R&D + analyse des avions et véhicules marins électriques à batterie

L’électrification des véhicules aériens et maritimes pourrait réduire les émissions de gaz à effet de serre, réduire le bruit et élargir les options de mobilité pour les communautés rurales

Certains ont surnommé 2023 «l’année du véhicule électrique (EV)», notant les dizaines de nouveaux modèles alimentés par batterie qui seront disponibles dans toutes les classes de véhicules aux États-Unis.

Cette étape est en partie due à une recherche et un développement (R&D) rigoureux qui ont contribué à généraliser les véhicules électriques. Les véhicules électriques se chargent désormais plus rapidement, roulent plus loin et ont accès à un réseau croissant de bornes de recharge publiques.

Avec le succès grandissant de la R&D dans la préparation des véhicules électriques pour le rueles chercheurs du Laboratoire National des Energies Renouvelables (NREL) appliquent leur expertise non routier Mode de transport. Comme les véhicules électriques, les avions et les véhicules marins alimentés par batterie peuvent non seulement réduire les émissions, mais aussi réduire le bruit, économiser de l’argent et mieux connecter les communautés rurales aux noyaux urbains.

“Les avions et les ferries alimentés par batterie deviennent de plus en plus attractifs pour certaines applications à travers le pays”, a déclaré l’ingénieur NREL et analyste en génie électrique Jesse Bennett. “Mais nous devons réfléchir attentivement aux exigences opérationnelles, ainsi qu’à une série de problèmes liés à l’infrastructure de recharge, à l’intégration du réseau, aux exigences politiques et réglementaires, au bruit et aux émissions.”

Avec deux études en cours – une sur l’aviation électrique dans le Colorado et une autre sur les ferries alimentés par batterie en Caroline du Nord – Bennett et d’autres au NREL analysent les principales opportunités et défis pour amener les technologies électriques du sol vers l’air et la mer.

Vol électrique entre la petite ville du Nebraska et le métro de Denver : combler le fossé entre les services ruraux et urbains

Il n’est ni facile ni bon marché de prendre un vol direct de Chadron, Nebraska à l’aéroport international de Denver. La dynamique est familière dans l’Amérique rurale: certains résidents veulent être plus connectés aux centres urbains – pour des soins de santé spécialisés, pour des réunions d’affaires, pour attraper le gros gibier ou pour se connecter avec leurs amis et leur famille – mais leurs façons de s’y rendre sont . limité.

Vous devrez soit conduire de longues heures, sécuriser l’accès à un avion privé, soit prendre un vol direct fortement subventionné. L’un ou l’autre choix consomme beaucoup de carburant et d’émissions.

Selon le rapport technique du NREL, “Électrification des aéronefs : défis, obstacles et impacts potentiels”, cette dynamique s’améliorera avec l’avènement des petits avions électriques. Les premières options auront la capacité de batterie nécessaire pour transporter jusqu’à neuf passagers jusqu’à 400 miles. Avec des coûts d’exploitation potentiellement inférieurs, ces avions pourraient rendre plus attrayant pour les opérateurs d’offrir des liaisons directes entre les communautés rurales et les aéroports avec des hubs majeurs, comblant ainsi le fossé rural-urbain.

“Le coût de la fourniture de vols régionaux est difficile à justifier en ce moment sans subventions pour bon nombre de ces marchés”, a déclaré Bennett. “Nous avons constaté que la réduction des coûts d’exploitation et de maintenance de l’e-aviation pourrait augmenter la rentabilité pour un accès équitable aux vols et un service amélioré pour ces communautés.”

Comme détaillé dans le rapport, Bennett et les co-auteurs du rapport ont examiné l’aéroport international de Denver comme une étude de cas des besoins opérationnels et des défis techniques liés à la prise en charge d’un afflux de vols électriques. Un défi s’est imposé : l’extension de la recharge électrique à ces vols pourrait élargir les options de transport rural, mais représenterait également une nouvelle source majeure de demande d’électricité.

« Juste un petit nombre de vols – lorsqu’ils commencent à accumuler leurs besoins en fret – pourrait être assez important », a déclaré Bennett. “La quantité d’énergie dont ces sites pourraient avoir besoin a le potentiel de devenir l’une des plus grandes connexions d’un site – dans la même catégorie que les grands centres de données et les stations de recharge potentielles pour camions long-courriers.”

Le rapport décrit certaines options que les intervenants de l’aviation pourraient envisager pour se préparer à la demande croissante en magasin. Cela pourrait signifier une planification minutieuse avec les services publics locaux pour assurer un service adéquat à partir du réseau. Les investissements dans la production locale d’énergie renouvelable pourraient également jouer un rôle.

Au-delà des stratégies techniques, les aéroports pourraient échelonner le taux de recharge et la fréquence des avions électriques entrants. Bien sûr, cela signifie un équilibre entre les exigences de chargement élevées, les temps de chargement et les objectifs des opérateurs de maintenir les avions en vol et de déplacer les passagers.

“En examinant ces problèmes à Denver, nous avons identifié à la fois des solutions à court terme et des interventions à plus long terme qui nécessitent davantage de recherche et de développement”, a déclaré Scott Cary, un chef de projet portuaire et aéroportuaire de NREL qui a contribué au rapport. “Je pense que c’est là que les offres de NREL entrent vraiment en jeu : nous pouvons à la fois clairement articuler les défis à venir et offrir aux acteurs de l’aviation et à la communauté l’expertise et les capacités nécessaires pour les résoudre sous divers angles, y compris l’électrification des transports, la modernisation du réseau et l’utilisation des technologies énergétiques propres telles que l’énergie solaire et l’hydrogène.

Ferries électriques dans les Outer Banks : soutenir la recharge sur le continent

Loin de l’intérieur des terres de Denver, la ville d’Ocracoke est nichée sur une bande d’îles à quelques kilomètres de la Caroline du Nord continentale. Comme dans les communautés côtières du monde entier, les résidents et les visiteurs de la petite ville doivent souvent compter sur des ferries pour naviguer sur la mer, qui déborde constamment jusqu’à ses limites.

Dans le cadre d’un projet pilote avec le North Carolina Department of Transportation et Tidelands EMC, NREL analyse les principales opportunités et défis de l’électrification des ferries. Photo du ministère des Transports de Caroline du Nord.

Ocracoke envisage les avantages d’ajouter des batteries à sa flotte de ferries pour faire le travail. Les ferries électriques peuvent répondre aux besoins de service réguliers tout en réduisant l’intensité de carbone dans le transport des résidents et des visiteurs vers et depuis le continent.

“Nous utilisons certaines des leçons tirées de l’État de Washington et de la Norvège pour trouver les meilleures solutions pour électrifier ces kilomètres de ferry”, a déclaré Bennett à propos du travail en cours de NREL avec la communauté. “Étant donné que les moteurs électriques sont déjà répandus – avec des générateurs diesel comme principale source d’alimentation – il n’est pas exagéré d’augmenter les milles nautiques électroniques de ces ferries en ajoutant des batteries.”

Avec des moteurs électriques déjà à bord, les ferries existants d’Ocracoke peuvent être équipés de batteries, abaissant la barrière à l’entrée pour la décarbonisation maritime. Néanmoins, Bennett a mis en garde contre une concentration étroite sur les véhicules eux-mêmes.

L’ajout de batteries aux ferries d’Ocracoke peut être un peu simple. Fournir suffisamment d’énergie pour les recharger – souvent rapidement – nécessite des outils, des stratégies et des investissements uniques.

Situé sur une île-barrière, Ocracoke a une capacité électrique inférieure à celle de la Caroline du Nord continentale. Afin d’électrifier sa flotte, le district de transport doit s’assurer que le réseau peut supporter la charge supplémentaire. Les planificateurs de transport doivent également tenir compte du stockage d’énergie à bord, de la puissance de recharge à l’origine et à la destination, et des besoins énergétiques des opérateurs de ferry pour exploiter leur itinéraire.

“Comprendre ces exigences en termes d’opportunités d’électrification à court terme aidera à planifier les futurs besoins de capacité du réseau à mesure que l’électrification augmente”, a ajouté Bennett.

Dans le cadre d’un projet pilote avec le département des transports de Caroline du Nord et le service public d’électricité Tidelands EMC, les analystes et les experts en mobilité de NREL travaillent sur une boîte à outils pour prendre les décisions les plus judicieuses afin d’assurer des opérations de ferry et de réseau sûres et fiables. Au début de l’automne 2022, l’équipe explorera les itinéraires potentiels et identifiera les conceptions et les spécifications des traversiers qui leur conviennent le mieux.

NREL accélère l’évolution de la recherche et du développement dans l’aviation et la marine électriques

De retour sur la route, les technologies des véhicules électriques continuent de mûrir et avec elles vient la confiance dans leur coût et leurs performances.

De nombreuses entreprises s’engagent davantage à électrifier leurs flottes et à proposer la recharge des véhicules électriques aux employés et aux clients. Les principaux constructeurs automobiles – dont Volvo, Ford, General Motors, Volkswagen et d’autres – ont annoncé leur intention de mettre fin à la production de véhicules à moteur à combustion interne en moins de deux décennies sur les marchés d’Europe et des États-Unis. D’ici 2030, près de la moitié des camions moyens et lourds à zéro émission seront moins chers à acheter, à exploiter et à entretenir que les véhicules à combustion interne à moteur diesel traditionnels, selon l’analyse du NREL.

Se référant au développement rapide des véhicules électriques routiers, Cary a déclaré qu’une feuille de route de R&D similaire est en jeu en ce qui concerne les technologies aérospatiales et marines émergentes.

“Ces projets pilotes et études localisées dépendent vraiment de la collaboration avec des partenaires publics et privés qui ont investi pour accélérer le développement des écosystèmes aéronautiques et marins”, a-t-il déclaré. “Ils nous fournissent une caisse de résonance pour comprendre les dynamiques régionales et industrielles complexes qui ont un impact sur l’adoption de nouvelles technologies, ce qui profite en fin de compte à tous ceux qui investissent dans ces secteurs.”

Travaillant avec les principaux aéroports et ports maritimes du pays, NREL fournit déjà des solutions et des capacités de recherche pour décarboner les transports. Si la pertinence croissante des technologies EV sur route est une indication, ce plan de R&D pourrait également être crucial pour faire entrer les avions et les ferries alimentés par batterie dans le courant dominant.

En savoir plus sur la recherche sur les transports et la mobilité durables du NREL.

Article publié avec l’aimable autorisation du Laboratoire national des énergies renouvelables.

 

Appréciez-vous l’originalité de CleanTechnica ? Envisagez de devenir un membre, un supporteur, un technicien ou un ambassadeur de CleanTechnica, ou un mécène sur Patreon.

 

publicité


Avez-vous un conseil pour CleanTechnica, souhaitez-vous faire de la publicité ou suggérer un invité pour notre CleanTech Talk Podcast ? Contactez-nous ici.

oigari