Se concentrer! Mise à jour de l'avion solaire !

La réduction des émissions de gaz à effet de serre est un défi universel pour l'industrie de l'aviation commerciale. Ce secteur représente 2,6% des émissions mondiales et cela pourrait augmenter à 5% car l'industrie est en retard sur d'autres secteurs dans le processus de décarbonation.

D'ici 2030, davantage de personnes voyageront en avion, et les engagements actuels des compagnies aériennes d'utiliser des carburants alternatifs à faible émission de carbone ne compenseront que partiellement cette expansion.

L'énergie solaire utilisée par les avions

Assez de lumière solaire atteint la surface de la Terre en une heure pour répondre à tous les besoins énergétiques mondiaux pendant une année entière.

Les systèmes solaires utilisent des modules photovoltaïques pour convertir la lumière du soleil en électricité. Cette énergie peut être convertie en électricité et utilisée dans l'industrie aéronautique.

Lors de la crise énergétique des années 1970, l'énergie solaire via les modules photovoltaïques était considérée comme une source d'énergie alternative. Les avions solaires ont récemment attiré l'attention du public et de l'industrie aéronautique en tant que solution écologiquement bénéfique. Contrairement aux avions conventionnels, les avions solaires utilisent des modules photovoltaïques pour collecter le rayonnement solaire et le convertir en électricité.

Les avions à énergie solaire sont préférés aux avions conventionnels

Les avions à énergie solaire ont un grand potentiel pour les missions à haute altitude et longue endurance (HALE) en raison de la disponibilité illimitée de l'énergie solaire.

Les avions à énergie solaire peuvent voler à proximité de l'espace au-dessus de la région de vol atmosphérique et en dessous de la région de vol de l'engin spatial (environ 20-100 km).

En fonction de la durabilité des systèmes de l'avion et de la disponibilité de la lumière du soleil, ils peuvent naviguer en continu pendant des mois, voire des années, ce qui n'est pas possible avec des avions conventionnels en raison de limitations opérationnelles.

Comment fonctionne un avion à énergie solaire ?

Le concept de base consiste à couvrir des zones spécifiques de l'avion, telles que les ailes et la queue, avec des cellules solaires.

Lorsqu'ils sont exposés au rayonnement solaire, les modules photovoltaïques convertissent l'énergie solaire en électricité. L'orientation des modules PV et la luminosité du soleil sont les deux éléments qui affectent la quantité d'énergie produite.

Le circuit qui gère la sortie de transmission de puissance est doté d'un microcontrôleur programmable. Le système de contrôle et de transmission de l'électricité garantit que les modules solaires produisent le plus d'énergie possible. La majeure partie de l'électricité produite est utilisée pour alimenter les systèmes électroniques et de propulsion de l'avion. En période de faible ensoleillement, les batteries sont rechargées en utilisant l'énergie supplémentaire.

L'idée de base est d'utiliser l'avion pour transporter l'énergie solaire, et les modules solaires recouvrant l'avion remplissent cette tâche. Grâce à ces modules, l'énergie rayonnante est convertie en énergie électrique. C'est cette énergie électrique qui sert à charger les batteries qui alimentent les moteurs électriques.

Les hélices montées sur les moteurs génèrent une poussée constante. L'action dynamique de l'air propulse ainsi l'aéronef et génère sur les ailes une force opposée à la force descendante de la masselotte. Les batteries sont la seule source d'énergie la nuit.

Avantages des avions à énergie solaire

Les avions à énergie solaire sont respectueux de l'environnement. L'avantage le plus important des vols solaires et la raison fondamentale de leur développement est qu'ils reposent sur une source d'énergie propre qui n'a pas d'impact négatif sur l'environnement.

L'énergie solaire présente des avantages significatifs par rapport aux combustibles fossiles car il s'agit d'une source d'énergie gratuite, propre et renouvelable.

Inconvénients des avions à énergie solaire

Le vol conventionnel est moins affecté par les changements météorologiques que les avions à énergie solaire. Les avions conventionnels peuvent être retardés par les conditions météorologiques ou le voyage peut devenir plus difficile. Cependant, les avions solaires ne peuvent voler que dans certaines conditions météorologiques, en particulier sur de longues distances, car ils doivent être rechargés dans les airs.

Bien que l'énergie solaire soit pratiquement gratuite, l'équipement et la technologie nécessaires pour la capter et l'utiliser sont très coûteux, surtout compte tenu de l'échelle requise pour exploiter un avion à un seul passager.

Le premier avion à énergie solaire et avion moderne

L'électricité a longtemps été utilisée pour propulser des engins volants. Le premier était un hydravion français rempli d'hydrogène, qui remporta une course de 10 km près de Villacoulbay et Medon en 1884.

Lorsque le moteur à essence est arrivé, la propulsion électrique des avions a été abandonnée et le domaine est resté en sommeil pendant près d'un siècle. A l'époque, le système électrique avait un avantage sur son seul rival, la machine à vapeur.

Devant un public et des photographes enthousiastes, SunPower 2 a atterri à Abu Dhabi aux premières heures du 26 juillet 2016. L'avion a accompli ce que beaucoup pensaient être une tâche impossible. Après 14 mois et 550 heures de vol, il a parcouru 25,000 miles autour de la Terre sans utiliser de carburant liquide, traversant quatre continents, deux océans et trois mers. La seule source d'énergie pour ce véhicule était les rayons lumineux du soleil.

Recherches et développements récents sur les avions à énergie solaire

Comme avec d'autres approches technologiques concurrentes, les piles à combustible solaires ont été développées pour produire de l'électricité pour les systèmes fixes. Les efforts actuels de recherche et développement se concentrent sur le développement de réseaux énergétiques fiables, peu coûteux et performants pour les applications aéronautiques.

Des progrès technologiques rapides sont réalisés pour améliorer et étendre l'utilisation de l'énergie solaire pour l'aviation. Dans ce contexte, les systèmes photovoltaïques organiques revêtent une grande importance. Le photovoltaïque organique (OPV) est fabriqué à partir d'une gamme diversifiée et polyvalente de matériaux organiques et offre des possibilités illimitées pour une gamme d'améliorations des performances. Les molécules organiques sont peu coûteuses, ont de bonnes propriétés d'absorption de la lumière et peuvent permettre des revêtements aussi fins que quelques centaines de nanomètres.

Un développement récent dans les avions à énergie solaire est le développement de l'avion Zephyr S. Également connu sous le nom de drone et de pseudo-satellite, l'avion Zephyr S a décollé du Yuma Proving Ground de l'armée américaine en Arizona. Il est conçu pour rester dans les airs pendant de longues périodes, ce qui lui permet de fonctionner comme une plate-forme de capteurs militaires.