Dossier : L’avion solaire, une aventure technique et humaine

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Décryptages

L’avion solaire : le défi de Solar Impulse 2

Depuis le développement des premières cellules photovoltaïques, c’est-à-dire depuis 40 ans, l'homme cherche à utiliser l’énergie du soleil pour propulser des avions, sans carburant. Le dernier projet, Solar Impulse, s’est fixé un grand défi : un tour du monde en mars 2015.

L'avion Solar Impulse I de Bertrand Piccard et André Borschberg. © E. CABANIS / AFP

Auteurs déjà de nombreux vols, Bertrand Piccard et André Borschberg, les deux concepteurs et pilotes suisses de l’avion solaire Solar Impulse, ont un objectif précis : faire le tour du monde en cinq étapes de cinq jours et cinq nuits d’affilée, sur une période de cinq mois1.

Selon leurs prévisions, ils partiront de la région du Golfe (Moyen Orient) en mars 2015. Les deux pilotes se relaieront pour assurer les cinq étapes. Leur avion, Solar Impulse 2, a une envergure de 72 mètres, plus large que celle d’un Boeing 747. Mais il pèse 2,3 tonnes, soit le poids d’une grosse voiture. Leur premier prototype Solar Impulse I a déjà battu quelques records, en particulier celui du premier vol de nuit et du premier vol intercontinental.

Les premiers tests d’avion solaire ont commencé il y a 40 ans

Plus de 17 000 cellules photovoltaïquesDispositif qui transforme l'énergie lumineuse en courant électrique. conçues par SunPower2 produisent une électricité qui alimente quatre moteurs de 17,5 cv chacun et peut être stockée dans des batteries au lithium de plus de 600 kg. Équipé de semelles et gants chauffants pour résister au froid et de crème solaire spéciale pour affronter les rayons du soleil, chacun des pilotes a prévu de dormir par tranche de vingt minutes.

Solar Impulse : 40 ans d'expérimentation

Solar Impulse est loin d’être le premier avion solaire. Dès 1974, aux États-Unis, California Sunrise I réalise un parcours de 20 minutes, à une altitude de 100 m. Cinq ans plus tard, Solar RiserEn production pétrolière en mer, on appelle riser (en français tube prolongateur, peu usité) la conduite reliant... embarque un pilote pour la première fois… sur 800 m. En 1990, Sunseeker, avec un pilote à bord, traverse les États-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 pilote3.

Le principe de l'avion solaire : capter la lumière du soleil et la transformer en énergie électrique. Pour cela, des panneaux photovoltaïquesUn panneau solaire photovoltaïque, ou module photovoltaïque, est un assemblage de cellules photovoltaïques reliées entre elles..., 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.

Avion solaire : des limites à dépasser

Si l'efficacité énergétiqueEn économie, l'efficacité énergétique désigne les efforts déployés pour réduire la consommation d'énergie d'un système... théoriquement utilisable par les avions solaires est de 100 %, les conditions météorologiques (ciel sans nuage) et d'irradianceL'irradiance (appelée aussi éclairement énergétique) est la mesure de la puissance d'un rayonnement électromagnétique par unité de surface... idéale 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.

72 mètres : l’envergure de Solar Impulse 2, supérieure à celle d’un Boeing 747

Autre défi à relever : le transport de voyageurs. Il faudra encore innover pour construire des engins capables de supporter le poids de passagers. 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 et 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.

 

Sources :

(1) Solar Impulse
(2) Sunpower
(3) Flight global - Nasa - Spaceplace Nasa - Sky-Sailor