L’avion solaire n’est pas une idée nouvelle : les premiers essais datent de plusieurs dizaines d’années. Toutefois, la recherche dans le domaine s’est récemment accélérée, avec un premier tour du monde en avion solaire réalisé en 2015/2016. Au-delà de cette prouesse technologique, la perspective d’un avion décarboné apparaît plus que jamais comme un moyen de faire face à l’urgence climatique. Alors que les énergies renouvelables font de plus en plus partie de notre quotidien, et que des solutions existent pour réduire nos dépenses énergétiques (égo-gestes, maison autonome, bâtiments passifs…), pourra-t-on bientôt faire des vols transatlantiques à bord d’un avion solaire ? Comment fonctionne un avion solaire ? L’aviation solaire peut-elle s’adresser au grand public, ou s’agit-il encore d’un rêve difficile à réaliser à court terme ? Où en est la recherche ? Quel avenir pour l’avion solaire ? On fait le point sur cette technologie en plein développement.
L’avion solaire est un avion à propulsion électrique. Il s’agit donc d’un avion qui ne consomme aucune énergie fossile, contrairement aux avions traditionnels, qui ont besoin de kérosène, par exemple.
Cette propulsion électrique fonctionne grâce à 2 éléments traditionnels de la technologie photovoltaïque :
Des panneaux solaires , équipées de cellules photovoltaïques, captent l’énergie solaire et la transforment en électricité. En général, ces panneaux se situent sur les ailes de l’avion. Cette électricité alimente un moteur relié à une hélice, ce qui permet à l’avion de décoller, puis de voler.
, équipées de cellules photovoltaïques, captent l’énergie solaire et la transforment en électricité. En général, ces panneaux se situent sur les ailes de l’avion. Cette électricité alimente un moteur relié à une hélice, ce qui permet à l’avion de décoller, puis de voler. Des batteries au lithium stockent l’énergie produite par les panneaux solaires. Ces réserves permettent d’alimenter le moteur de l’avion même lorsque les panneaux solaires ne fonctionnent pas, ou que leur rendement n’est pas optimal, notamment la nuit.
En apparence assez simple, ce mode de fonctionnement nécessite un équilibre entre :
d’un côté, les capacités de production d’électricité de l’avion : le nombre et la puissance des panneaux solaires ;
: le nombre et la puissance des panneaux solaires ; et de l’autre, les besoins énergétique de l’avion : le poids de l’appareil et de ce qu’il transporte, la distance à parcourir, la vitesse souhaitée…
En bref, plus l’avion sera lourd ou devra parcourir une longue distance, plus il aura besoin de panneaux solaires nombreux et performants.
Les défis de l’aviation à énergie solaire
À l’instar des autres mobilités photovoltaïques (la route solaire, par exemple), l’avion solaire est encore une technologie en développement, et qui fait face à plusieurs défis de taille.
Des capacités de production limitées
L’avion solaire doit générer beaucoup d’énergie pour fonctionner. Malheureusement, la place disponible pour installer des panneaux photovoltaïques sur les ailes reste modeste, et le rendement des cellules solaires actuelles se situe autour des 30 %, qui limite les capacités de production.
Par conséquent, la seule solution pour permettre à l’avion solaire de voler est de réduire ses besoins énergétiques, et donc de limiter :
le poids de l’avion et de sa cargaison ;
la distance à parcourir ;
et sa vitesse.
Poids de l’avion solaire : un faible nombre de passagers
Pour rester léger, l’avion solaire ne peut pas embarquer de nombreux passagers, ou de nombreuses marchandises. Il n’est donc pas possible d’utiliser des avions solaires dans le transport aérien à l’heure actuelle. Par ailleurs, les batteries, essentielles au fonctionnement de l’appareil, pèsent relativement lourd.
Enfin, les conditions de voyage ne sont pas nécessairement adaptées au grand public : la plupart des avions solaires ne sont pas pressurisés. La température à l’intérieur de l’appareil peut donc grandement varier, du très froid au très chaud, en fonction de la température extérieure.
Des avions solaires peu rapides
L’un des intérêts des avions traditionnels est de pouvoir parcourir une grande distance en peu de temps : un avion de ligne vole en moyenne à une vitesse de 800 à 900 km/h. Grâce à cette vitesse, il est possible de rallier New York depuis Paris en quelques heures.
L’avion solaire, de son côté, n’est pas encore capable de telles prouesses. En effet, les capacités de production d’énergie de l’appareil ne lui permettent que d’atteindre les 100 à 120 km/h : soit à peu près la même vitesse qu’une voiture.
Avion solaire : Solar Impulse, Solar Stratos et les autres…
On entend de plus en plus parler d’avions solaires capables de prouesses techniques, comme un tour de la terre entièrement alimenté par l’énergie solaire.
L’exploit de Solar Impulse
En 2015, les suisses Bertrand Piccard et André Borschberg ont effectué le premier tour du monde en avion solaire, à bord d’un appareil appelé Solar Impulse 2.
Ce premier vol a montré à la fois toutes le potentiel des énergies renouvelables, mais aussi les limites que ce premier avion solaire a pu rencontrer :
Ce tour du monde ne s’est pas fait d’une traite, mais avec plusieurs étapes . En effet, l’avion ne pouvait comporter qu’un seul passager : l’un des 2 pilotes, qui alternaient régulièrement.
. En effet, l’avion ne pouvait comporter qu’un seul passager : l’un des 2 pilotes, qui alternaient régulièrement. Ces derniers étaient assistés par plus de 100 collaborateurs , qui les suivaient au sol ou depuis la base à Monaco.
, qui les suivaient au sol ou depuis la base à Monaco. Il a fallu plusieurs mois pour que l’avion retourne à son point de départ (Abou Dhabi). Ce délai s’explique notamment par des pannes ponctuelles qu’il fallait régler, ou par les conditions météorologiques, qui étaient trop compliquées pour que l’avion traverse la mer du Japon, par exemple.
Avion monoplace, nombreux assistants techniques, dépendance aux conditions météorologiques… Si Solar Impulse 2 a réalisé son tour du monde, il a montré que l’avion solaire n’était pas encore en capacité de remplacer les avions traditionnels.
Avion solaire : Solar Stratos vers la stratosphère
Solar Stratos est un autre projet d’avion solaire, initié par Raphaël Domjan, et encore en cours de déploiement. Son objectif est d’atteindre pour la première fois la stratosphère en avion solaire habité.
Les autres projets
Au-delà de ces projets très médiatisés, notamment en France, d’autres essais impliquant des avions solaires voient le jour régulièrement. Habités ou non, ces avions solaires montrent que la technologie est encore en plein développement. En 2022, par exemple, le Zephyr d’Airbus (piloté à distance) s’est écrasé après 64 jours de vol.
L’avenir de l’avion solaire
L’avion solaire n’est donc pas capable de remplacer, à court ou moyen terme, les avions traditionnels. Toutefois, la recherche continue d’avancer, avec de nombreux essais et prototypes. Le projet Solar Impulse 3, par exemple, viserait à effectuer un nouveau tour du monde en avion solaire, mais cette fois-ci sans escale, en embarquant 2 pilotes qui pourraient se relayer.
De manière générale, les avions solaires commandés à distance intéressent des secteurs de pointe, comme les télécommunications ou l’armée.Pour le grand public, un vol transatlantique en avion solaire n’est donc pas à l’ordre du jour. Toutefois, d’autres emplois peuvent s’envisager : Raphaël Domjan estime par exemple que “les vols de plaisance sont le principal potentiel de l’aviation électrique”*.
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*Source Heidi.news : https://www.heidi.news/solutions/solarstratos
