Avec Solar Impulse, le transport solaire dans une nouvelle ère ?

Dans les allées du salon automobile de Détroit qui débute ce samedi, de nombreux véhicules électriques et hybrides côtoient les gros 4×4 polluants, de quoi entrevoir l’avenir de la mobilité. Pour se passer des hydrocarbures, le transport solaire fait partie des alternatives. L’avion Solar Impulse a ainsi bouclé un tour du monde en 2016 grâce à ses panneaux photovoltaïques. Sur les routes ou dans les airs, voyagerons-nous tous demain grâce au soleil ?

par Thomas Deszpot
6 min
L'avion solaire Solar Impulse, cloué au sol à Hawaï.
Solar Impulse est parvenu à boucler un tour du monde sans kérosène. (Illustration CC BY Anthony Quintano)

Le 9 mars 2015, Solar Impulse 2 décolle d’Abu Dhabi aux Émirats arabes unis. Équipé de plus de 17 000 cellules photovoltaïques, cet avion solaire débute la première étape d’un tour du monde réalisé sans la moindre goutte de kérosène. Malgré son envergure de 72 mètres – plus qu’un Airbus A320 -, l’appareil ne pèse que 2 tonnes. Volant à faible allure, rarement au-delà des 100km/h, il demeure dépendant de la météo. De l’ensoleillement aussi : indispensable pour faire tourner ses moteurs électriques et recharger ses batteries en vue des vols nocturnes.

Coincé à terre durant plusieurs mois du côté d’Hawaii, Solar Impulse est finalement parvenu à achever un périple de 40 000 kilomètres. « C’est un immense succès », clame le père du projet à l’issue de cette aventure. Un Bertrand Piccard aux anges qui ajoute : « On a poussé les énergies renouvelables et les technologies propres dans leur application la plus folle. Jamais personne n’avait pensé que les énergies renouvelables permettaient de faire des choses aussi impossibles que ça ! » Admiratif, Stéphane Guillerez, chef du service modules photovoltaïques au sein du Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), a suivi les différentes étapes de cette traversée. Spécialiste de l’énergie solaire, il reste néanmoins prudent lorsqu’il s’agit d’imaginer une transposition grand public de Solar Impulse.

Avec son immense envergure, sa masse réduite et ses ailes couvertes de cellules photovoltaïques, Solar Impulse est-il encore un avion ?

C’est un objet plus lourd que l’air que l’on fait voler dans une direction choisie, on peut donc bien parler d’un avion. Pour autant, il ne faut pas y voir l’A320 du futur. Entre Solar Impulse – ou d’autres prototypes -, et l’avion de demain, il existe aujourd’hui un véritable fossé.

D’un point de vue technologique, comment qualifieriez-vous ce projet ? Faut-il le considérer comme une petite révolution ?

Sur le plan technique, il s’agit d’une intégration très poussée de technologies existantes dans le solaire. Il n’y a pas eu de développement spécifique à ce projet : Solar impulse a utilisé des cellules très performantes, fabriquées par la société américaine Sunpower, filiale de Total. Ce sont les plus efficaces aujourd’hui commercialisées, le très très haut du panier, avec un rendement particulièrement élevé. L’épaisseur infime des matériaux utilisés permet d’augmenter de manière significative le rapport poids puissance.

Le Suisse Bertrand Piccard, initiateur du projet Solar Impulse.
Le Suisse Bertrand Piccard, initiateur du projet Solar Impulse. (Illustration CC BY UNclimatechange)
Je retiens surtout la force du symbole

On sait aujourd’hui construire des avions très légers, avec une portance [la force nécessaire pour se maintenir en l’air, NDLR] suffisante pour voler à vitesse réduite. À mon sens, la révolution se situe plutôt dans les esprits : on montre avec cet exemple que l’on peut utiliser l’énergie solaire pour se déplacer, et ce, même à bord d’un avion. Je retiens surtout la force du symbole, qui est de nature à faire évoluer les mentalités.

Vous présentez Solar Impulse comme un prototype, en quoi est-il singulier ?

L’avion est équipé de panneaux solaires bien différents de ceux qu’installent les gens sur le toit de leur maison. Le cahier des charges n’a rien à voir. Le panneau solaire rigide que tout le monde connait, en verre et avec son cadre en aluminium, est conçu ainsi car il doit durer 20 ans. Entre le vent, la pluie, la grêle, il faut qu’il soit suffisamment protégé.

Avec Solar Impulse, on parle d’une application particulière, les contraintes d’utilisation n’ont rien à voir et on peut par exemple se permettre de diminuer la protection des cellules photovoltaïques afin d’alléger l’ensemble. On utilise alors un film incroyablement fin qui permet aux composants de survivre à l’opération. C’est logique, l’appareil est pensé pour des temps de vols ne dépassant pas quelques centaines d’heures.

Avez-vous été surpris en voyant l’avion boucler son tour du monde ?

Au sein du CEA, on suivait à distance les étapes successives. Les technologies mises en œuvre étaient connues, on ne doutait pas que cet avion puisse voler. Le plus difficile, ça reste les choix de créneaux météo pour parvenir à voyager en sécurité. Cela permet de mesurer les contraintes liées au fait de se déplacer librement avec si peu d’énergie.

La météo, justement, n’est-elle pas un obstacle majeur au développement de véhicules solaires ?

L’énergie produite est proportionnelle à l’énergie reçue, vous ne pouvez pas voler dans les nuages ! Pour les éviter, il faut donc évoluer à des hauteurs qui sont celles des avions habituels. Ces technologies imposent de choisir un parcours en fonction de la météo. Pour aller d’un point A à un point B, vous devez choisir un créneau favorable car vous n’avez pas l’énergie suffisante pour lutter contre les éléments. C’est une notion que l’on a oubliée depuis longtemps avec les moyens de déplacement actuels.

On se trouve à la limite de l’exercice

Clairement, on se trouve à la limite de l’exercice. Solar Impulse est un avion très léger et fragile, que l’on ne peut pas faire voler dans toutes les conditions. Il a effectué son tour du monde dans des conditions très spécifiques, en évitant les vents contraires, etc. Au-delà de cette contrainte météo, il faut aussi garder à l’esprit qu’à l’intérieur, il n’y a de place que pour une seule personne, en l’occurrence un pilote.

La force de Solar Impulse ? Allier légèreté et envergure. (Illustration CC BY Anthony Quintano)

Un vol commercial à bord d’un avion solaire relève donc aujourd’hui de l’utopie ?

Il me semble que l’on est encore très loin d’envisager une transposition au grand public. En effet, les centres de recherche tablent pour les années à venir sur des modules photovoltaïques capables de produire environ 300 watts par mètre carré sur une surface de captation [la puissance d’une grosse lampe halogène, NDLR]. Est-ce que l’on parvient à faire voler un avion de plusieurs tonnes avec des puissances de cet ordre ? Ça me semble très compliqué.

Prenons un exemple dans le domaine de l’automobile : vous souhaitez faire rouler une voiture à 120km/h, en vitesse stabilisée, sans la phase d’accélération. Avec votre Peugeot 106, un vieux modèle, 10 kilowatts environ sont nécessaires. Aujourd’hui, la production tourne autour de 0,2 kilowatt par mètre carré. Pour avoir les 10 kilowatts requis, il faudrait donc – faites le calcul -, 50 mètres carrés de panneaux solaires. J’imagine mal un véhicule équipé de la sorte.

Sauf révolution technique, mieux vaut passer à autre chose ?

Cela ne veut pas dire que nous n’utiliserons pas d’énergie solaire, mais il faut sans doute la penser différemment. Complémentaire à d’autres systèmes, elle peut s’avérer intéressante.

De quelle manière ?

Au sein du CEA, on travaille notamment à l’optimisation des ombrières photovoltaïques, ces systèmes de recharges alimentés à l’énergie solaire que l’on voit petit à petit se développer. Les panneaux produisent de l’électricité en étant stationnaires ; de la sorte, ils chargent les batteries d’un véhicule. Gardons à l’esprit que dans leur immense majorité, les automobilistes effectuent de petits trajets assez courts.

On peut également penser un système annexe, en ayant recours à des cellules photovoltaïques installées sur le véhicule et qui permettent d’améliorer l’autonomie. Les constructeurs y réfléchissement, même si pour le moment, ce qu’on utilise pour les voitures ressemble à des gadgets. C’est le cas d’Audi, qui souhaite faire fonctionner un toit ouvrant à l’énergie solaire.

Avions, voitures… Quid des bateaux solaires ?

On peut citer Energy Observer, qui est totalement autonome et dont une partie de l’énergie est produite par des panneaux solaires. Il y a quelques années déjà, j’ai aussi croisé un bateau de tourisme dans la baie de Sydney. Il utilisait lui aussi de l’énergie solaire.

De manière générale, ça reste des applications très particulières et assez marginales. Je ne sais pas si nous pourrons nous diriger vers une navigation commerciale, ni alimenter un navire de croisière. On en est encore très très loin, les puissances nécessaires sont incommensurables.

— Journaliste

J’ai commencé à lire sur des boîtes de céréales, à écrire sur les pages à gros carreaux d’un cahier mal tenu. Une fois les mots apprivoisés, j’ai voulu les partager : quelques années plus tard, ils sont devenus mon métier.

La Fabrique de l'info

Je trouve assez fascinant d’imaginer l’après-pétrole. Tenter de se projeter dans le futur, de rompre avec des idées préconçues, avec des modèles avec lesquels nous avons grandi et qui peuvent parfois nous sembler indépassables. La réalité du changement climatique et le risque qu’il fait peser sur notre existence représentent pourtant une formidable opportunité. Le moment est plus que jamais judicieux d’envisager un « autrement », plus vertueux et écologiquement responsable. Solar Impulse m’a semblé un point de départ intéressant pour tenter d’imaginer demain, tant par ses caractéristiques que par sa notoriété. À travers les écueils auxquels se sont heurtés les ingénieurs derrière cette aventure, ce sont les grands défis qui attendent l’énergie solaire qui me sont apparus.

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