Solar Impulse - Explorer pour changer le monde

1. An idea born in Switzerland www.solarimpulse.com
PREMIER TOUR DU MONDE EN AVION SOLAIRE
A bord de leur avion silencieux capable de voler jour et nuit sans
carburant, les fondateurs et pilotes de Solar Impulse écrivent
l’histoire à l’énergie propre.
De la vision à la réalisation, ils ont uni leurs forces et se sont lancés sur
la voie risquée des explorateurs pour repousser les limites, et tenter
ce que les experts disaient impossible il y a quelques années encore.
Les technologies propres de leur avion solaire apportent un espoir
et des solutions innovantes dans le domaine des matériaux, des
structures légères comme du stockage et de l’efficience énergétique,
pour répondre aux défis de notre siècle.
Cette aventure vise à inspirer toutes les générations et à susciter
l’engagement des leaders d’opinion pour un monde durable.
EXPLORER
POUR CHANGER
le MONDE

2. LA RÉVOLUTION
DES TECHNOLOGIES PROPRES
VISION
Une aventure
pour le progrès
et la durabilité
Ces technologies propres déve-
loppées pour l’avion solaire sont
les fruits d’années de recherche
et d’innovation poussée à l’ex-
trême dans tous les domaines par
les ingénieurs, sous la direction
d’André Borschberg. Elles ont
permis de concrétiser la vision
de Bertrand Piccard, en faisant
voler un avion zéro carburant à
l’endurance illimitée. Cette vision
d’abord scientifique et innovante,
est aussi philosophique, par sa
volonté de sensibiliser la société
et d’amener chacun à économiser
les ressources énergétiques de
notre planète.
SYMBOLE
Un ambassadeur
pour un
monde durable
Le vol record de Si2, piloté par
André Borschberg, pendant
5 jours et 5 nuits entre le Japon
et Hawaï, a crédibilisé le message
de Bertrand Piccard :
« Si les gouvernements avaient
le courage de promouvoir
massivement les technologies
propres, notre société pourrait
simultanément diminuer la
dépendance aux énergies fossiles,
créer des emplois et stimuler
une croissance durable. »
Ce succès a interpellé de
nombreuses autorités politiques
qui ont commencé à utiliser Solar
Impulse comme un exemple
motivant pour mettre en œuvre
des programmes énergétiques et
environnementaux plus ambitieux.
DÉFI
Une vitrine des
technologies
propres
Faire décoller et voler de façon
autonome, de nuit comme de jour,
un avion propulsé exclusivement
à l’énergie solaire est un défi
inédit qui a impliqué l’optimisation
de nouvelles technologies et une
réduction drastique de la consom-
mation d’énergie. Les 80 ingénieurs
et techniciens de Solar Impulse,
dirigés par André Borschberg,
ont dû mettre en œuvre des
solutions technologiques révolu-
tionnaires. Solar Impulse n’est
pas le premier projet d’avion
solaire, mais certainement le
plus ambitieux. En volant jour
et nuit sans carburant, Solar
Impulse est devenu le premier
avion à approcher le vol perpétuel.
« Solar Impulse n’a pas été construit pour trans-
porter des passagers, mais pour transporter des
messages. Ce que nous pouvons accomplir en l’air,
tout le monde peut le faire sur terre. Remplaçons
les vieux systèmes polluants par des technologies
plus efficientes et modernes. Notre monde a besoin
de solutions pour améliorer la qualité de vie sur
terre. Les technologies propres et les énergies
renouvelables en font partie. » Bertrand Piccard

3. TRAJECTOIRE
L’esprit pionnier
pour réaliser
l’impossible
Solar Impulse s’inscrit en droite
ligne dans l’histoire d’Auguste
et Jacques Piccard, faite
d’exploration, d’aventure et de
développement scientifique pour
la préservation de la planète.
En initiant ce défi, Bertrand
Piccard perpétue la tradition
familiale dans la suite de la
conquête de la stratosphère et
des abysses, puis de son tour
du monde en ballon. Pour lui,
une telle aventure doit servir
à motiver la société à répondre
aux défis de notre temps par
l’utilisation des technologies
propres et des énergies
renouvelables.
ÉPOPÉE
Un espoir pour
toutes les
générations
35 000 km alimentés exclusive-
ment à l’énergie solaire entre
Abu Dhabi, ville hôte pour le
départ et l’arrivée du tour, et
Oman, l’Inde, le Myanmar, la
Chine, le Japon, les États-Unis,
puis à travers l’Europe ou
l’Afrique du Nord. Les escales
prévues pour changer de pilote
sont l’opportunité d’organiser
des événements afin de sensibi-
liser le public et les leaders
d’opinion aux changements
nécessaires à une meilleure
utilisation des ressources
naturelles et un plus grand
respect de l’environnement.
TANDEM
Les explorateurs
d’un futur
durable
Deux hommes, tous deux pionniers
et innovateurs, se sont associés
pour assurer le développement de
Solar Impulse. Bertrand Piccard,
médecin psychiatre, explorateur,
auteur du premier tour du monde
en ballon sans escale, est l’initia-
teur du projet. Il en développe la
portée symbolique et politique et
réunit les partenaires qui financent
ce défi. André Borschberg,
ingénieur licencié en sciences du
management, en est le co-fonda-
teur. Son expérience aéronautique
et son intérêt pour les solutions
nouvelles l’ont amené à constituer
l’équipe technique et à diriger le
projet. A la vision avantgardiste
et aux qualités de communiquant
du premier fait écho l’expérience
d’entrepreneur et de manager
du second.
L’AVION ZÉRO CARBURANT
VOLANT JOUR ET NUIT
« Imaginez les réserves d’énergie qui augmentent
au cours du vol ! Pour réussir ce défi, il a fallu
être créatif, mettre en synergie tous les acteurs
de l’innovation, démontrer ce qui est réalisable
en repoussant les limites de la technologie et
explorer toutes les stratégies, du design à la
mission. Avec un avion, on ne peut pas tricher. »
André Borschberg

4. Simulations de tous les cas
de figure par une équipe
multidisciplinaire pour trouver
les bonnes configurations
météorologiques, ouvrir la
voie à l’avion solaire dans
l’espace aérien et préparer
les atterrissages sur des
aéroports internationaux.
Décollages et atterrissages de
nuit pour éviter les turbulences
et les vents de plus de 18 km/h;
montée à 9000 m la journée et
descente à 1500 m le soir pour
économiser l’énergie.
Escales obligatoires pour
changer de pilote tous
les quelques jours.
Transmission permanente
de centaines de données
techniques par satellite au
centre de mission.
Un système de surveillance
contrôle le bon fonctionnement
du pilotage automatique et
détecte toute anomalie ou
dépassement des limites de
sécurité.
Un interface homme-machine
donne une alerte sensorielle
au pilote si l’angle d’inclinaison
dépasse la limite de 5 degrés.
Un cockpit de 3,8m3
permet
d’embarquer les réserves
d’oxygène, la nourriture et
l’équipement de survie tout
en offrant l’ergonomie
nécessaire pour des vols
de plusieurs jours.
Un siège polyvalent sert à la
fois de couchette et de toilette.
Un parachute et un canot de
sauvetage sont intégrés dans
le dossier. En position allongée,
il permet au pilote d’effectuer
des exercices physiques.
STRATÉGIES DE VOL
17248 cellules en silicium
monocristallin de 135 microns
(plus fines qu’un cheveu
humain) sur les ailes, le
fuselage et le stabilisateur
horizontal, présentant le
meilleur compromis entre
légèreté, flexibilité et
rendement (23%).
PILOTAGE ET SECURITÉ
Des techniques d’auto-hypnose
et de méditation permettent au
pilote de conserver ses facultés
de vigilance et de concentration.
En l’absence de chauffage,
le cockpit et le pilote sont
protégés des -40 degrés
extérieurs par une isolation
thermique de haute densité.
Un simulateur de vol
spécialement développé
pour Solar Impulse permet
d’entrainer les pilotes pour
des missions de longue durée
et le maniement délicat de
leur avion.
Extrados de l’aile recouvert
d’une peau composée de
cellules solaires encapsulées,
et intrados d’un film flexible
à haute résistance.
140 nervures en fibre de
carbone réparties tous les
50 cm donnent à l’aile son
profil aérodynamique tout
en garantissant sa rigidité.
Structure en matériaux
composites (fibres de carbone
et nid d’abeille assemblés
en sandwich).
Stockage de l’énergie
dans des batteries au lithium
polymère, d’une densité
énergétique poussée à
260 Wh/kg. Réparties dans
les 4 nacelles et isolées dans
une mousse de haute densité,
avec un système de contrôle
des seuils de charge et de
température, leur masse
totale se monte à 633kg,
soit un peu plus du quart de
l’ensemble de l’avion.
Prouesses des ingénieurs
qui ont redoublé de créativité
pour construire cet appareil
révolutionnaire et le porter
à un tel degré d’efficience
énergétique.
SOLUTIONS
TECHNIQUES
Quatre moteurs brushless
sensorless de 17,4V chacun
(13,5 kw) fixés sous les ailes,
munis d’un réducteur limitant
à 525 tours/min la rotation
d’une hélice bipale de 4m
de diamètre. L’ensemble
comporte un rendement de
94%, ce qui en fait un record
d’efficience énergétique.
Stimulation de l’innovation
dans le domaine des feuilles
de carbone qui ne pèsent plus
que 25gr/m2
, soit le tiers d’une
feuille de papier d’imprimante.

5. LES DÉFIS D’UNE GRANDE
PREMIÈRE HISTORIQUE
Dix années de calculs, de simula-
tions, de construction et de tests,
une équipe multidisciplinaire pour
relever les challenges techniques,
opérationnels et humains de
faire voler un avion au-dessus
des océans et des continents à
l’énergie solaire :
Collecter suffisamment d’énergie
pour rester en l’air jour et nuit avec
des cellules solaires recouvrant
une envergure d’ailes supérieure à
celle d’un Boeing Jumbo Jet.
Optimiser l’utilisation de l’énergie
collectée à tous les niveaux de la
chaîne de propulsion, en traquant
le moindre gramme, pour pouvoir
embarquer un maximum de batte-
ries. Résultat, un avion au rende-
ment énergétique record pour le
poids d’une voiture familiale !
Simuler toutes les trajectoires
en fonction de la météo et intégrer
dans le trafic aérien un prototype
expérimental très lent (vitesses
de croisière 46 km / h au niveau
de la mer et 74 km / h à l’altitude
maximale) et au profil de vol
singulier. Imaginez un piéton
sur une autoroute !
Equiper et entrainer le pilote,
qui devra faire preuve d’une
endurance hors normes, seul
dans un cockpit non-pressurisé
et non-chauffé. Monter chaque
jour plus haut que l’Everest
et redescendre à 1500 mètres,
l’exposeront à des conditions
extrêmes de température et
de pression.
Si cet espoir
volait sur notre
société, on
pourrait diviser
par deux les
émissions
polluantes.
Et si notre
monde
fonctionnait
désormais
comme cette
« smart grid
volante » ?
LES TECHNOLOGIES
PROPRES ATTERRISSENT
DANS NOTRE QUOTIDIEN !
En réalisant un vol de 5 jours
et 5 nuits d’affilée, sans aucun
carburant, Solar Impulse a
démontré le potentiel énorme
des technologies modernes pour
utiliser l’énergie propre. Ces
technologies pourraient déjà
se retrouver dans nos réseaux
électriques, nos maisons,
nos voitures et nos processus
industriels.
Si ces technologies
propres sortaient des
start-ups pour révolu-
tionner nos industries ?
Si des dispositifs plus
efficients étaient systé-
matiquement utilisés
dans nos ascenseurs
ou nos voitures, tout
comme des mousses
plus performantes pour
isoler nos maisons ?
Si le rendement pratique-
ment sans perte des
moteurs de Solar Impulse
était appliqué de manière
généralisée ?
Si le fait de produire de
l’énergie sur le lieu-même
de sa consommation
devenait une norme dans
notre quotidien ?

6. PSE-C, EPFL SCIENTIFIC PARK
CH-1015 LAUSANNE, SWITZERLAND
TEL.: +41 (0)58 219 24 00
FAX: +41 (0)58 219 24 91
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