Les drones de transport
Quel avenir les drones de transport ont-ils dans nos villes ?
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Le développement durable est devenu une cause première dans la bouche de beaucoup de dirigeants de pays développés et d’organisations internationales.
Lorsqu’on évoque le développement durable dans notre société moderne, on fait référence à une problématique plus large qui consiste à préserver voire améliorer le milieu de vie dans
lequel nous vivons aujourd’hui et le rendre plus agréable pour les générations futures. De nombreuses mesures sont à l’étude au niveau politique, économique, sociologique, etc.
Certaines études ont déjà débouché sur des actions concrètes et ont été mises en œuvre : elles améliorent la situation à court terme et ont aussi vocation à poursuivre le développement
de nos aires urbaines.
Les scientifiques de tous horizons ont travaillé aux côtés des administrateurs (mairie, présidence de région, etc.) afin de construire le contexte de vie de demain qui permettra à chacun de mieux cohabiter et de mieux se mouvoir. Tous les éléments constituant la ville doivent cohabiter et pas uniquement s’ajouter de manière indépendante les uns à côté des autres : lieux de résidence, lieux de travail, commerces, moyens de transport, espaces de détente et de loisirs, éducation, administration, etc.
On comprend alors que les moyens de transport ne sont pas uniquement une réflexion isolée des autres réflexions à mener pour la ville. Ils ne répondent pas uniquement à un besoin de transporter d’un point A à un point B : ils doivent apporter une dimension de plaisir et ainsi prendre part à la “Vie en ville” et ne plus se cacher uniquement en sous-sol (métro), en périphérie (boulevards circulaires) ou uniquement dans des couloirs compartimentés (voies de voiture, voies de bus). On a tenté de responsabiliser les usagers pour se regrouper sur des moyens partagés (transport en commun) et de responsabiliser les professionnels pour mutualiser le transport des marchandises. Les habitudes ont probablement évolué, cette démarche a ses limites : pour des raisons d’efficacité ou de délai, le transport unitaire de biens ou de personnes est souvent très commode voire nécessaire.
Ainsi, au-delà des études d’aménagement menées sur les transports existants et donc sur les moyens de l’améliorer, la communauté scientifique s’est penchée depuis quelques années sur des moyens novateurs et donc modernes d’enrichir “l’offre” de transport existant. De manière opportuniste, l’arrivée des drones s’est révélée comme une piste très intéressante à explorer, car complémentaire à ce qui existait jusqu’alors.
Notre étude a donc visé à s’interroger sur la place que pourrait prendre une nouvelle technologie de transport de personnes et de marchandises dans ce qui existe déjà. Notre étude s’est ainsi focalisée sur les drones de transport qui semblent être le moyen le plus abouti actuellement tant au niveau des laboratoires et que des prototypes grandeur nature déjà présentés.
Aujourd’hui, la situation du trafic routier est arrivée à un point de blocage important. Celui-ci est dû à plusieurs facteurs.
D’une part, avec l’augmentation du nombre d’automobiles depuis les années 60, qui est le moyen de transport individuel le plus utilisé
au quotidien dans les familles françaises. Une étude a montré qu’en 1960, il y avait 6,2 millions de véhicules en circulation, en 1985
près de 25 millions et en 2017 c’est plus de 38 millions d’automobiles qui circulaient en France.
D’autre part, avec l’exode rurale de 1945 à 1975, la réorganisation du territoire entre les citadins et les ruraux n’a été qu’en mouvance.
Les citadins ont augmenté en flèche jusqu’à devenir plus nombreux que les ruraux, et aujourd’hui encore le nombre de personnes vivant en ville
ne fait que d’augmenter, en 2050 pratiquement 7 personnes sur 10 auront une vie citadine.
L’ensemble de ces facteurs a fait que l’Etat a commencé à investir dès les années 70, dans la conception de nouvelles infrastructures routières,
qui seraient capable de faciliter le trafic des véhicules et ainsi améliorer la mobilité des français.
Mais les réseaux routiers ne peuvent s’étendre indéfiniment, en particulier dans les villes où l’espace disponible est très rare et cher.
L’explosion démographique et économique a rendu les échanges routiers supérieurs aux possibilités d’accueil de certaines infrastructures existantes.
La capacité des routes a donc atteint ses limites et la conséquence directe est la création de longs bouchons aux heures de pointe.
La mobilité urbaine est en pleine restructuration et réflexion. Les concepts de co-voiturage, d’auto-partage, de trottinettes électriques sont en plein essor.
Des mises en place de tramways font leurs grands retours dans de grandes villes. Les nouveaux projets visant à limiter la circulation automobile sont une actualité permanente.
Ce dilemme revient en permanence dans les réflexions des scientifiques et dirigeants au travers des derniers siècles : faut-il trouver une nouvelle énergie pour propulser
les engins ou faut-il trouver un nouveau moyen de transport ? la réponse est probablement à trouver dans un compromis entre ces deux types de progrès : l’histoire nous montre
cela jusqu’alors.
En effet, pour véhiculer les personnes et pour achalander des marchandises, les villes ont exploré des moyens de transports de plus en plus variés : véhicules individuels ou partagés
(voiture particulière, taxi, vélo, trottinette, …) ; transport en commun (bus, tramway, cabine par cable, métro, …). En parallèle, ces moyens de transports ont déjà exploré de nombreuse
énergie en se basant sur les progrès de la science (vapeur, hydrocarbure, électrique, et même énergie musculaire).
L’avenir consistera certainement à entreprendre un développement à la fois de nouveaux moyens (le drone semble être un acteur important pour le moyen terme), et également de nouvelle énergie déjà en cours
de réflexion (ex. pile à combustible). Le choix de nouvelles énergies serait à même de contribuer à répondre aux problématiques de pollution bien sûr, mais pour travailler au désengorgement
du transport au sol, ce sont bien les moyens de transports eux-mêmes sur lesquels il s’agit de se pencher, et pas uniquement l’énergie pour le propulser.
| Période | Début du 20ème siècle | Années 40 et 50 | Années 60 et 70 | Années 80 et 90 | 21ème siècle |
|---|---|---|---|---|---|
| Usages | Usage des tramways et de vélos Premiers métropolitains Arrivée de la voiture individuelle réservée à une élite |
Développement des bus en parallèle des tramways Accès au véhicule individuel (mais toujours couteux) Vélo délaissé |
Politique de développement de l’automobile Développement de voies dédiées prioritairement aux voitures |
Première tentative de réorganisation des villes pour ré-équilibrer l’usage des voies entre voitures, transports en commun et zones piétonnes Retour timide du vélo |
Recentrage sur les tramways et les vélos Recherche complémentaire de nouveaux moyens de transports innovants ou de nouveaux usages (voiture électrique en ville, trottinettes) Progrès écologique dans les transports |
| Trafic en ville | Rares engorgements | Problèmes de stationnement Autobus saturés |
Le trafic routier se densifie un peu plus partout en ville | L’encombrement est encore plus important dans les villes, mais dorénavant en périphérie également | Concentration de l’encombrement sur des voies qui devraient théoriquement être rapides |
Par conséquent, en termes d’alternative à la voiture ainsi qu’aux transports en commun déjà existants, les drones pourraient être une option innovante et
efficace permettant de fluidifier le trafic.
Ce nouveau moyen occuperait un espace qui n’est actuellement pas encore encombré : l’espace aérien proche du sol. En effet, l’espace aérien en altitude est déjà utilisé par le transport de
personnes et de fret sur de longue distance, l’espace aérien à proximité du sol se dessine comme un compromis non encore exploité.
Si l’on prend l’exemple de Toulouse, ville dynamique et touristique, qui est aujourd’hui une ville qui connaît des grosses difficultés pour ses automobilistes en termes de déplacement au
quotidien aussi bien professionnel que de loisirs, celle-ci recherche des moyens pour pallier aux désengorgements des axes routiers.
Les transports en commun s’y développent, notamment avec une troisième ligne de métro qui sera prévue pour 2024, l’agrandissement de la ligne A ou encore un téléphérique urbain qui sera installé
au-dessus de la ville vers 2020. Ces remaniements des transports amélioreront le quotidien des habitants de Toulouse mais ils ne seront pas suffisants sur le long terme.
C’est pour cela que Toulouse, capitale européenne aéronautique et aérospatiale, pourrait se lancer et être la première ville à accepter un nouveau mode de transport, celui des drones.
Ces drones pourraient être dans un premier temps touristique, avant de se multiplier et ainsi pouvoir peut-être voir diminuer le nombre d’automobiles en ville.
Au niveau écologique, les drones seraient un moyen de transport moins polluant permettant ainsi de mettre un frein à une pollution des villes en constante augmentation ces dernières années.
Les drones pourraient aussi améliorer la rapidité et l’efficacité des livraisons dans ce monde où chaque citoyen est en perpétuel recherche de rentabilité et d’empressement élevé pour se faire
livrer des colis. Et parallèlement, ils pourraient aussi permettre de désengorger les routes de certains véhicules de livraison.
Pour illustration, UberEat et Amazon l’on compris et se mettent à investir et développer des types de livraison toujours plus rapide pour satisfaire une population avec un niveau d’exigence
et de frénésie toujours grandissante.
On peut noter que l’optimisation des modes de transport de personnes et de marchandises sont indissociables entre eux. En effet, dès lors que les biens sont livrés plus rapidement auprès de l’usager, celui-ci aura moins la nécessité de se faire transporter pour aller à la rencontre de commerces, à titre d’exemple. Le secteur de la grande distribution l’a compris tardivement avec la disparition progressive de ses grands hypers marchés.
Tout d’abord, reprécisons ce qu’est un drone et son apparition dans l’histoire, afin de bien comprendre ce sur quoi se porte notre réflexion, et les limites de notre analyse.
Un drone désigne un aéronef (moyen de transport capable de s'élever et de se mouvoir en altitude, au sein de l'atmosphère terrestre) sans-pilote humain à bord, la conceptualisation du drone remonte à la fin de la Première Guerre Mondiale. Alors qu’aux Etats-Unis se développe le projet « Hewitt-Sperry Automatic Airplane », en France George Clémenceau, alors Président de la Commission sénatoriale de l’Armée, lance un projet « d’avion sans pilote » : le capitaine Max Boucher met au point un système de pilotage automatique qui fait voler sur plus de cent kilomètres un avion. Ainsi, dans les années 1920, des avions sans pilote radiocommandés par des ondes de télégraphie sans fil voient le jour.
De nos jours, les drones sont le plus souvent composés d’un châssis, de minimum 4 moteurs brushless qui fonctionnent avec des bobines de cuivre, et de plusieurs contrôleurs qui permettent de gérer la vitesse, altitude, distance ainsi que les moteurs. Les drones pour la vidéo, de loisirs ou encore militaires se répandent. Mais étonnamment ceux de transport se développent et se perfectionnent aussi de plus en plus : autonomes, simples à piloter et très peu polluants. Aujourd’hui, plusieurs constructeurs sont déjà sur le coup. Nous sommes allés soulever leurs capots.
C’est le constructeur européen Airbus qui a le plus de projets dans ses cartons, son objectif est de développer un taxi volant électrique en milieu urbain. D’abord, nous pouvons faire référence à Vahana, qui a huit hélices pour un seul passager et dont la mise en service est programmée dans un futur extrêmement proche soit en 2020 : cependant, les prototypes n’ont pas été présentés au grand public en utilisation réelle. Son premier vol d'essai grandeur nature a été effectué le 31 janvier 2018. La technologie envisagée ici concerne un aéronef qui procèderait à un décollage et à un atterrissage de manière verticale (VTOL : « vertical take-off and landing » en anglais), ce qui s’inscrirait parfaitement dans une cible réaliste pour nos villes de demain : pour des trajets interurbains.
Autre cas d’étude intéressant, le PopUp Next a été développé en collaboration avec Audi et ItalDesign : il a une vitesse de pointe de 540km/h avec
un temps d’utilisation de 5 minutes pour 15min de charge de la batterie. Sa sortie est prévue en 2027. Il a été présenté pour la première fois au salon de l'automobile de
Genève en 2018. Son intérêt réside notamment dans le fait qu’il pourrait transporter plus d’un passager. Il combine l’intérêt d’un véhicule terrestre une fois au
sol.
Par ailleurs, le CityAirbus a pour ambition de devenir le bus aérien de demain, avec une capacité supérieure. Véhicule électrique à décollage et atterrissage verticaux
toujours, il pourra embarquer jusqu’à quatre personnes à 100 km/h dans le ciel des villes. Plus lourd et plus grand que Vahana, il nécessitera dans un premier temps un
pilote humain avant d’opérer définitivement sa mue de drone autonome.
Sur ce schéma en anglais, on se rend compte que le cycle de développement de ces technologies est particulièrement rapide : sur la base d’une
étude de faisabilité en 2015, les industriels sont en mesure de présenter un projet très abouti en à peine 3 ans. La cible de certification finale serait en 2023. Comparé aux autres technologies
de transport, le drone de transport semble bénéficier d’un rythme très rapide de recherche et développement.Avec moins de moyens, les startups sont cependant dans la course. En Allemagne, le drone Lilium Jet pourra voler à 300 km/h grâce aux 36 moteurs
électriques disposés sous ses ailes. Construit en fibres de carbone, sa mise en circulation est prévue pour 2025.
Du côté des États-Unis, le drone S2 Aircraft, développé par la firme Joby sous contrat avec la NASA, sera biplace et cent fois plus silencieux qu’un hélicoptère d’après
son concepteur.
Mais nous avons aussi le projet Echang184, qui est à l’heure actuelle sûrement le plus prometteur de tous. Son prototype a déjà été dévoilé au CES (Consumer Electronics Show)
de Las Vegas en 2016 et aussi testé en condition réelle. 30 personnes l’ont déjà acheté et 300 personnes l’ont commandé pour un montant allant de 200 000 à 300 000 $ le drone.
Avec une charge maximale de 100kg, il va à une vitesse de 100km/h (60km/h pour sa vitesse de croisière) tout en pouvant rester entre 300 et 500 mètres d'altitude.
De plus, sa batterie de 17kw-h, durant 25min maximum se recharge complètement en seulement 1 heure. Sa sortie est d’ailleurs prévue en 2022.
Certaine entreprise comme Amazon ou encore plus étonnamment La Poste qui se concentrent eux sur des drones pouvant transporter des colis de marchandises. Le drone d’Amazon
nommé “Amazon Prime Air”, est un drone de 25kg filant à une vitesse de 90km/h et pouvant soulever jusqu’à 2,7kg. Sa batterie serait d’elle, d’une autonomie allant de 30min.
Sa sortie est justement en cours d’autorisation, et elle est donc demandée auprès du ministère.
Le drone de La Poste nommé “GéoDrone” est lui tout aussi intéressant avec un poids de charge allant jusqu’à 3kg et un temps d’utilisation de 40min sois 20km à 30km/h.
Il est lui aussi fini et essaye désormais de se faire accepter par la règlementation.
A l’heure actuelle, des entreprises comme Google, Amazone, UPS, LaPoste envisagent d’industrialiser leurs transports d’objets via des drones livreurs : par une programmation
puis une totale automatisation de leur chaine logistique.
Dans le cadre médical, le transport de médicaments ou de denrées de premières nécessités est vu aujourd’hui comme une cible intéressante pour mettre en œuvre des moyens comme
les drones afin de répondre à une urgence (cas de catastrophe naturelle, par exemple)
Sur ce créneau, c’est Boeing qui semble avoir senti un marché. Là où les concurrents ciblent du transport de petit colis, Boeing est déjà très avancé sur le créneau des
« drone-cargo » avec du fret qui dépasserait 200 kg.
Ce type de drone pourrait alors se positionner sur un marché qui couvrirait plus que les simples aires urbaines.
Sur ce créneau de transport de gros colis, les grandes entreprises chinoises comme JD.com ne sont pas en reste. Avec 65000 employés et 235 millions de clients, ce grand
concurrent d’Alibaba est très avancé : il a investi dans un centre de recherche à la pointe de la technologie pour revoir son processus logistique avec une flotte de drones
au cœur de sa stratégie.
A la lumière de cet état des lieux, on comprend bien qu’il y a une grande effervescence de tous les acteurs du transport tant logistique, que taxi, etc. autour des technologies qui concernent les drones de transports. Mais cela met également en relief beaucoup d’éléments de complexité afin que ce futur moyen puisse correctement cohabiter avec le parc de transport déjà en place. Regardons à présent les challenges notamment en terme de risque et de législation qui sont à relever.
Actuellement, une réglementation mise en place par la Direction Générale de l’Aviation Civile (DGAC) stipule plusieurs règles fondamentales à respecter.
Il est donc impossible de faire voler un drone dans les grandes métropoles françaises sans respecter ces impératifs. Ce qui complique déjà l’utilisation d’un drone de
loisirs mais qui restreint de manière plus certaine le projet de développement des drones de transport.
Les drones ne peuvent voler que dans des zones délimitées comme on peut le voir sur la carte ci-contre.
Il est interdit de faire voler un drone au-dessus de 150 mètres. Une intelligence artificielle appropriée doit être ajouter pour pouvoir contourner les bâtiments qui pourraient
éventuellement être sur le chemin du transport. Toutes ces normes obligent à réfléchir à la maitrise de capteurs plus performants.
Seule une charge de 500 grammes est pour l’instant autorisée et pour une charge supérieure, il faut des autorisations, des brevets, des homologations et des formations de télé pilotage.
Certaines sociétés essayent d’avancer dans leurs projets de drones de transport et veulent faire évoluer ces réglementations.
Ainsi, la société Uber est en discussion avec la DGAC pour permettre d’accréditer leurs drones de transport se nommant “Bell Nexus”.
Avant que les villes autorisent ce type de drones, il faut déjà que ces drones soient sûrs en termes de sécurité. Or, pour le moment
il est compliqué de faire confiance à de l’intelligence artificielle qui n’est qu’à ses débuts.
En cas d’accidents, cela pourrait être très dangereux surtout dans le cas des drones qui transportent des personnes, ceux-ci pourraient entrainer de nombreux
décès et des dégâts matériels conséquents.
Pour pallier et prévenir ce genre de risque, la société Ehang qui s’occupe de développer le Ehang 184 a mis en place des centres de gestion qui seront présents
pour surveiller et reprendre le contrôle sur le drone en cas de besoin pour éviter les catastrophes. Mais il est évident que si le problème est avant tout
technique, il sera tout de même compliqué d’intervenir sur place rapidement.
Pour l’environnement, les drones de transport de marchandises ou de personnes sont un réel atout car ils fonctionneront certainement avec de l’électricité.
C’est une opportunité certaine pour l’avenir. Cela aura une action bénéfique à la fois pour des problèmes de pollution mais aussi de pénurie des carburants actuels, essentiellement
basés sur des hydrocarbures.
Par contre, il va falloir prévoir une autonomie à la hauteur des enjeux de distance et des rechargements électriques adaptés, car de nos jours un drone de loisirs et le « prototype »
drone de transport petit colis les plus autonome dispose d’environ 35 minutes d’autonomie : ceci ne permet pas un retour évident à la base pour des métropoles de grandes envergures.
Actuellement, ces durées d’autonomie permettent de livrer dans une ville périphérique proche mais aucun ne peut se déplacer dans un pays voire vers un autre continent.
A titre d’exemple, actuellement, ces autonomies permettent de livrer dans une ville périphérique proche mais aucun ne peut se déplacer sur la totalité d’une zone urbaine à la mesure d’une
agglomération comme ce que sera le Grand Paris de demain.
Pour ce qui est des drones de transport de personnes et de gros colis, l’autonomie reste un des plus gros problèmes pour pouvoir se développer car les prototypes actuels permettent un décollage
et un atterrissage mais sans trajet. Pour voler avec une plus grosse charge, il faut une plus grosse batterie ou bien une énergie alternative performante : actuellement rien ne permet cela.
L’environnement serait donc mieux préservé mais la limite d’autonomie doit être dépassée afin d’aboutir à pouvoir réellement industrialiser ce projet.
Cependant, les sociétés continuent leurs recherches et essais avec beaucoup d’optimisme, on peut donc en déduire que l’avancée de la science permettra de dépasser ces limites d’autonomie
et de batterie, à l’image des progrès menés pendant ces dix dernières années dans le domaine automobile.
Le partage de l’espace aérien avec des drones peut poser de nombreuses complications car le drone peut ne pas être repéré par les autres moyens de
transports aériens comme les hélicoptères, les ULM et les avions.
Pour pouvoir intégrer ces drones de transport, il faut sécuriser au maximum l’espace aérien pour que chacun ait sa place dans ce trafic aérien. La différence de taille
entre un drone de transport de petit colis et un avion-cargo est tellement démesurée, qu’il faut bien étudier les éventuels dangers. Le risque de collision entre les deux
reste un risque majeur. Pour éviter ce type de complications, la DGAC a essayé de délimiter des zones aériennes distinctes à des hauteurs différentes.
Des techniques de système embarqué de prévention des collisions aériennes sont aussi en expérimentation. Des techniques de sécurité vont encore évoluer afin de sécuriser
au maximum la cohabitation aérienne.