Pour que Solar Impulse puisse décoller, ses moteurs doivent être alimentés par les meilleurs panneaux solaires. Et pour que l'avion puisse continuer à voler pendant la nuit, il doit emporter des batteries aussi compactes que performantes.

Solar Impulse vit de l'énergie solaire. Obtenir un rendement maximal de cette énergie afin de pouvoir voler jour et nuit, représente un défi considérable pour les ingénieurs. Outre ses quatre moteurs spéciaux, les principaux composants électriques de l'appareil sont les panneaux solaires et les batteries.

Les cellules solaires sont fournies par l'entreprise californienne Sunpower, l'un des plus grands fabricants d'installations photovoltaïques commerciales à grande surface. Sunpower est un des leaders en matière d'efficacité des cellules solaires. Cette semaine, l'entreprise a établi un nouveau record mondial avec un rendement de 24,2 %. Normalement, l'entreprise ne livre que des panneaux solaires complets, équipés de cellules fixes. Elle a néanmoins fait une exception pour Solar Impulse. Comme il fallait pouvoir recouvrir toute la surface de la voilure, Sunpower a fourni des cellules isolées à condition que l'utilisation et la fonction de chacune d'entre elles fasse l'objet d'une documentation et d'un suivi précis, pour avoir la certitude qu'aucune des cellules de ce projet ne soit détournée à d'autres fins.

Chaque kilo compte

Les batteries proviennent de la société sud-coréenne Kokam, filiale de Dow Chemical et TK Advanced Battery. Kokam est l'une des plus grandes entreprises spécialisées dans les batteries pour voitures électriques: un marché en pleine expansion. Les batteries lithium-polymère de Solar Impulse présentent une meilleure longévité que les accumulateurs lithium-ion traditionnels, ainsi qu'une capacité supérieure. Il y a quelques semaines, les quatre batteries d'une capacité totale de 80 000 W ont été remplacées par de nouvelles unités allégées de 5 kilos par pièce - pour une capacité identique. L'avion est ainsi allégé de 20 kilos, ce qui n'est pas négligeable puisque sur Solar Impulse, chaque kilo compte. Les batteries représentent en effet 25 % du poids de l'avion. Quant aux panneaux solaires, ils sont prévus pour un avion pesant au maximum 1600 kilos.

12'000 cellules solaires

Environ 12'000 cellules solaires recouvrent les 200 mètres carrés des ailes et du stabilisateur horizontal de l'empennage. La puissance fournie par ces cellules dépend de l'intensité du rayonnement solaire mais aussi et surtout de l'angle d'attaque de ce rayonnement sur la voilure. Lorsque les rayons du soleil "rasent" les cellules à l'horizontale aux premières heures de l'aube et au crépuscule, le rendement en électricité est très faible. Par légère nébulosité et rayonnement diffus, la production des cellules est supérieure à celle résultant d'un rayonnement direct. Fondamentalement, les cellules solaires doivent être en mesure de couvrir les besoins en électricité de l'avion en vol et d'en recharger les batteries. La sollicitation des moteurs par les pilotes est aussi déterminante. Chaque moteur du HB-SIA consomme 9 kW à plein rendement (=12.2 ch) mais au maximum pendant 5 minutes puisqu'au-delà, les moteurs surchauffent. En exploitation normale, chaque moteur ne produit que 5,5 kW (=7.5 ch) et en exploitation minimale, cette puissance ne représente plus que 2,4 kW (=3,3 ch). Ce minimum permet à l'avion de rester en l'air mais pas de gagner de l'altitude. Les autres appareils embarqués à bord consomment 250 watts en tout. Quant au système de communication ultraléger développé par Swisscom, il ne consomme que 50 watts.

Sébastien Demont est responsable des systèmes électriques. Cet ingénieur électrotechnicien est spécialiste des logiciels de bord et autres systèmes en temps réel. Son cahier des charges comprend la sélection et l'intégration des technologies utilisées dans l'avion. Cela englobe le design, l'architecture et les tests du système électrique et de ses fonctions de commande.