Les voies du futur
L'aviation solaire, un rêve à la portée de l'homme ?
Le 14/10/2011
Depuis le développement des premières cellules photovoltaïques, l'homme cherche à utiliser l’énergie du soleil pour propulser des avions. Le point sur les innovations qui ont conduit au vol sans carburant.
@ AFP PHOTO/NASA/HO
40 ans d'expérimentation
Etats-Unis, 1974. Le premier avion solaire, California Sunrise I, réalise un parcours de 20 minutes, à une altitude de 100 m. Cinq ans plus tard, Solar Riser embarque un pilote pour la première fois… sur 800 m.
En 1990, Sunseeker, avec un pilote à bord, traverse les Etats-Unis en plusieurs étapes, dont une de 400 km !
Autre avion remarquable : Helios, porté par la Nasa, atteint en 2001 une altitude record de 30 000 m, sans pilote.
S'approcher du soleil pour mieux capter son énergie
Le principe de l'avion solaire : capter la lumière du soleil et la transformer en énergie électrique. Pour cela, des panneaux photovoltaïques , composés de cellules semi-conductrices , sont disposés principalement sur les ailes. L'énergie récoltée sert alors à la propulsion et au fonctionnement des instruments de bord.
Le surplus peut être stocké pour une utilisation de nuit, un nouveau cycle d'apport d'énergie recommençant dès le lever du soleil. On parle alors de « vol éternel », l'avion n'ayant, en théorie, pas besoin de se poser pour se ravitailler et continuer son voyage.
L'avion solaire photovoltaïque se distingue aussi par son design. Pour maximiser son rendement aérodynamique, notamment à basse vitesse, les innovations ont porté sur :
• une forme très allongée et une large surface, permettant de mieux s'appuyer sur l'air (à la façon des planeurs),
• des matériaux d'une extrême légèreté : pour une envergure d'aile d'environ 60 m (égale à celle d'un Airbus A340), le poids des derniers prototypes ne dépasse pas 1,6 t.
@ AFP PHOTO PIERRE VERDY
Des limites à dépasser
Si l'efficacité énergétique théoriquement utilisable pas les avions solaires est de 100 %, les conditions météorologiques (ciel sans nuage) et d'irradiance idéales sont rarement atteintes. Le rendement peut alors ne pas dépasser 12 %.
La fragilité des cellules photovoltaïques constitue également un frein au développement de l'aviation solaire.
Autre défi à relever : le transport de voyageurs. Il faudra encore innover pour construire des engins capables de supporter le poids de passagers. De plus, de nombreuses années seront encore indispensables avant une exploitation commerciale.
Enfin, les modèles solaires présentent des performances faibles en termes de vitesse : 80 km/h pour les modèles réduits ; 65 km/h pour les vols habités. Néanmoins, les derniers prototypes d'avions solaires montrent de grandes avancées, notamment en termes d’autonomie et d’interface homme-machine.
Pour aller plus loin : www.solarimpulse.com
Sources
National Renewable Energy Laboratory – Avril 2011
Wiley Interscience: www.interscience.wiley.com
www.flightglobal.com/pdfarchive/view/1979/1979%20-%202438.html
www.nasa.gov/centers/dryden/history/pastprojects/Erast/centurion2.html
spaceplace.nasa.gov/helios/en/
www.sky-sailor.ethz.ch/docs/Thesis_Noth_2008.pdf
